I ricercatori dell’ Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e dell’ Università Campus Bio-Medico di Roma hanno realizzato il primo sensore per neuroprotesi in grado di riconoscere lo scivolamento di un oggetto. Questo notevole risultato è stato ottenuto grazie allo sviluppo di un algoritmo capace di riconoscere le frequenze delle vibrazioni associate al fenomeno di scivolamento.

Il prossimo obiettivo? Testare l’accuratezza dell’algoritmo per estendere i risultati ad altri ambiti applicativi quali la chirurgia robotica e la robotica collaborativa.

Riprodurre le abilità umane in sistemi artificiali

sensore scivolamento
Ph: Istituto di BioRobotica, Scuola Superiore Sant’Anna

La manipolazione di un oggetto comprende una sequenza di azioni, statiche e dinamiche, che possono includere eventi imprevisti come la variazione della posizione dell’oggetto, il movimento delle dita e la modifica delle dimensioni e della forma dell’oggetto (in caso, ad esempio, di oggetti molli) a causa di livelli di forza inappropriati. Queste circostanze possono produrre lo slittamento dell’oggetto che viene manipolato. 

Se da un lato l’avanzamento tecnologico ha portato a protesi in grado di riprodurre il senso del tatto, di percepire il dolore oppure di offrire una maggiore sensazione di movimento naturale, dall’altro gli attuali sistemi si sono dimostrati poco efficaci in ambienti dinamici.

Combinando i segnali tattili di diversi sensori i ricercatori dell’ Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e dell’ Università Campus Bio-Medico di Roma sono stati in grado di realizzare un sensore che, applicato alle protesi d’arto superiore, permette di distinguere l’inizio dello scivolamento di un oggetto in tempi comparabili con quelli della fisiologia umana.

Verso protesi più avanzate

Riuscire a riconoscere quando lo scivolamento ha inizio rappresenta un tassello fondamentale del controllo della presa. La possibilità di capire che si sta perdendo il contatto con l’oggetto permette di stabilizzare la presa e afferrarlo più saldamente.

Per gli esperimenti abbiamo usato un dito bionico realizzato con stampa 3D e piattaforme robotiche. Ogni sensore tattile ha diversi canali ed è coperto da uno strato di materiale soffice con caratteristiche simili alla pelle. Abbiamo dimostrato la capacità di riconoscere lo scivolamento in meno di 5 centesimi di secondo tramite i nostri sensori e algoritmi, in modo da poter prevenire cadute accidentali.

Spiega Calogero Oddo, coordinatore dello studio e ricercatore dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna.

Questo risultato rappresenta sicuramente un importante progresso scientifico e potrà trovare applicazione per lo sviluppo di protesi avanzate e di mani artificiali per manipolatori robotici da applicare nel campo della robotica sociale.

Lo studio è stato pubblicato dalla rivista scientifica internazionale IEEE Sensors Journal.

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