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SkinSource: riprodurre il senso del tatto grazie alla propagazione dell’energia lungo mano e braccio
Lo studio dell’Università di Pisa e dell’Università della California Santa Barbara premiato all’IEEE Haptics Symposium, una delle conferenze più prestigiose di Aptica

 

Le vibrazioni trasmesse attraverso mano e braccio quando tocchiamo un oggetto giocano un ruolo essenziale nel farci provare una determinata sensazione tattile. Ma misurarle e costruirne dei modelli è estremamente complesso. Uno studio dell’Università di Pisa e dell’Università della California Santa Barbara ha messo a punto SkinSource, uno strumento open source in grado di misurare e modellare le vibrazioni della pelle lungo gli arti superiori in risposta a un insieme molto ampio di stimoli tattili localizzati. Le potenziali applicazioni vanno dal design di nuove potessi e mani robotiche fino alla realtà aumentata tattile. Il toolbox ha destato un grande entusiasmo nella comunità di studiosi del senso del tatto, che include discipline molto diverse tra loro, come le neuroscienze, la medicina e l’ingegneria, ed è stato premiato con il Best Paper Award all’IEEE Haptics Symposium, una delle maggiori conferenze internazionali del settore dell’Aptica, che si è svolto nei giorni scorsi a Long Beach, California.

“Il senso del tatto – spiega Matteo Bianchi, docente di robotica al Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa – è il più complesso e diffuso in tutto il corpo. Le nostre sensazioni tattili dipendono non solo dai recettori locali della pelle, ma anche da diversi altri fattori, come le vibrazioni che si diffondono attraverso la mano e il braccio nel momento in cui tocchiamo un oggetto. Il tatto è un senso chiave sia per la propriocezione – ovvero la capacità di percepire il nostro corpo come collocato nello spazio in una certa posizione – sia per l’esterocezione, ovvero la capacità di capire le proprietà fisiche degli oggetti, quali la rugosità e la rigidezza. È con il tatto che sappiamo se siamo in una posizione stabile, se stiamo tenendo un bicchiere di carta abbastanza dritto da non rovesciarlo, ma abbastanza delicatamente da non stritolarlo. Senza il tatto non potremmo camminare, stare seduti, tenere una posizione in modo consapevole, interagire, esplorare e modificare il mondo che ci circonda.

Per questo, la capacità di modellare le dinamiche del nostro corpo nel momento in cui tocchiamo un oggetto, per poterle riprodurre per esempio in una protesi, o in una mano robotica, o in un’applicazione di realtà aumentata o virtuale, assume una grande rilevanza.

Il nostro dispositivo è in grado di predire l’estensione e l’intensità delle vibrazioni che si trasmettono lungo gli arti superiori a seguito di differenti tipi di stimoli di forza localizzati, in modo accurato. Il toolbox è open-source, ed è quindi a disposizione di tutta la comunità scientifica che ne vuole fare uso, liberamente scaricabile da questo link https://doi.org/10.5281/zenodo.10547601. Proprio questo aspetto, data la complessità e la difficoltà di riprodurre in modo affidabili le sensazioni tattili, è stato accolto con grande entusiasmo”.

SkinSource

SkinSource infatti, oltre ad essere uno strumento per lo studio delle basi meccaniche della percezione tattile, può essere utilizzato per la progettazione e design di interfacce per la restituzione sensoriale in protesi degli arti superiori e in mani robotiche teleoperate in cui è fondamentale avere un ritorno tattile, così come nella chirurgia robotica e in molte applicazioni che fanno uso della realtà aumentata. Gli ingegneri pisani, infatti, all’interno del FoReLab, il laboratorio del dipartimento di ingegneria dell’informazione dedicato al 5.0, stanno mettendo a punto dispositivi di realtà aumentata che integrano la percezione visiva e tattile.

“Con SkinSource – conclude Bianchi – possiamo sfruttare lo studio e la modellazione della propagazione dell’energia meccanica lungo la pelle per costruire sistemi indossabili distribuiti, per garantire un’esperienza immersiva che integri stimoli visivi e tattili. Il sistema può operare accanto alle interfacce per realtà aumentata a cui stiamo lavorando nel laboratorio FoReLab, che consentono di vedere o toccare oggetti reali modificandone la percezione visiva o  tattile mediante stimoli artificiali.”

Testo e foto dall’Unità Comunicazione Istituzionale dell’Università di Pisa.

AL PROF. ALBERTO AREZZO L’ERC SYNERGY GRANT DA 10 MILIONI DI EURO – Con un finanziamento per i prossimi 6 anni si apre una nuova strada per la diagnosi precoce e la terapia mininvasiva per le neoplasie del colon-retto

Alberto Arezzo
Alberto Arezzo

Giovedì 26 Ottobre il  Consiglio europeo della ricerca (European Research Council – ERC), organismo dell’Unione Europea che attraverso finanziamenti altamente competitivi sostiene l’eccellenza scientifica, ha pubblicato la lista dei progetti vincitori dei Synergy Grant, che attribuiscono un finanziamento di 10 milioni di euro per i prossimi 6 anni. Tra le ricerche finanziate compare quella del Prof. Alberto Arezzo, docente del Dipartimento di Scienze Chirurgiche dell’Università di Torino, che ha presentato il progetto intitolato “EndoTheranostics: Multi-sensor Eversion Robot Towards Intelligent Endoscopic Diagnosis and Therapy. La ricerca permetterà di ridisegnare i modelli di diagnosi e trattamento in un unico tempo delle neoplasie del tubo digerente, con particolare riferimento al colon-retto.

Il cancro del colon-retto è uno dei tipi di cancro più comuni in tutto il mondo, con oltre 1,9 milioni di nuovi casi e 935.000 decessi registrati nel 2020. Nonostante i progressi nella tecnologia medica, gli interventi vengono spesso eseguiti durante le ultime fasi dello sviluppo della malattia, portando a bassi tassi di sopravvivenza dei pazienti o scarsa qualità della vita. Il progetto nasce dall’osservazione che i programmi di screening endoscopico sono purtroppo largamente disattesi. In particolare, la colonscopia è percepita come un esame invasivo, cui la maggioranza delle persone tende a sottoporsi con dispiacere o a non farlo affatto. La ricerca ha perciò immaginato di ridisegnare tutto il processo di diagnosi e terapia delle neoplasie del colon e retto, ridiscutendo dalla base quali dovessero essere le caratteristiche ideali per uno strumento in grado di offrire diagnosi e possibile terapia locale al tempo stesso.

“L’idea – dichiara il Prof. Arezzo – è di offrire un sistema che sostituisca l’attuale tecnologia per endoscopia flessibile (colonscopia), che è in realtà solo relativamente flessibile, con uno più tollerato perché costituito da materiali soffici, un cosiddetto soft-robot. Ciò fungerà anche da veicolo all’interno dell’intestino per un microrobot, che, operato dall’esterno, consentirà in una sorta di sala operatoria miniaturizzata, di asportare lesioni anche di ampie dimensioni in maniera appropriata. Grazie a programmi di screening sempre più diffusi ci aspettiamo di diagnosticare sempre più spesso lesioni anche non di piccole dimensioni, ma suscettibili di escissione locale curativa, senza dover ricorrere alla resezione chirurgica di tratti di intestino. Per farlo, il microrobot sarà dotato di sensori di nuova concezione, capaci di studiare e caratterizzare ampie aree di tessuto in poco tempo. Gli stessi sensori serviranno per controllare i gesti “chirurgici” durante la procedura per prevenire possibili errori e quindi complicanze, e al tempo stesso, operando in parziale autonomia, velocizzare la procedura stessa”.

 La competizione per gli ERC è estrema, solo l’8% dei progetti è stato finanziato. Il lavoro presentato dal Prof. Arezzo è uno dei 37 progetti internazionali, su un totale di 395 proposte presentate in tutta Europa, comprendenti tutte le discipline. I Synergy Grant finanziano gruppi composti da due a quattro ricercatori principali per affrontare congiuntamente problemi di ricerca ambiziosi e complessi che non potrebbero essere affrontati singolarmente. Il gruppo vincitore, che comprende i Proff. Kaspar Althoefer (Queen Mary University di Londra), Bruno Siciliano (Università Federico II di Napoli) e Sebastien Ourselin, (King’s College di Londra), riunisce competenze eccezionali e complementari per intraprendere una ricerca pionieristica nei prossimi 6 anni per migliorare lo screening e il trattamento del cancro del colon-retto.

Il gruppo mira a rivoluzionare lo screening e il trattamento del cancro del colon-retto attraverso lo sviluppo di un “eversion robot” con una struttura a manica soffice che si “srotola” dall’interno quando insufflato, evitando così pressioni e frizioni sulle pareti. Il robot sarà in grado di estendersi in profondità nel colon e di percepire l’ambiente attraverso l’imaging e il rilevamento dell’ambiente circostante mediante sensori multimodali. Fungerà anche da condotto per trasferire strumenti miniaturizzati al sito remoto all’interno del colon per la diagnosi e la terapia (teranostica). I dispositivi robotici attuali hanno una destrezza limitata e non sono adatti a svolgere compiti delicati in luoghi remoti, come nelle profondità del colon. Al contrario, i soft-robots dimostrano una maggiore flessibilità e adattabilità nell’esecuzione dei compiti, portando a una maggiore sicurezza quando si lavora intorno o all’interno del corpo umano.

La soft-robotics per diagnosi e terapia ha il potenziale per mitigare gli interventi chirurgici non necessariaumentare i tassi di sopravvivenza e migliorare la qualità e la durata della vita delle persone affette da cancro del colon-retto. Per ottenere traduzioni della ricerca nel settore sanitario è fondamentale lavorare in modo interdisciplinare e, attraverso il gruppo di ricerca internazionale guidato dal Prof. Arezzo, si riuniranno competenze in chirurgia, endoscopia, controllo del movimento, intelligenza artificiale, sensori e robotica per offrire i migliori risultati possibili ai pazienti.

“L’ottenimento di questo prestigioso finanziamento – conclude il Prof. Arezzo – riflette l’eccellenza scientifica che l’Università di Torino rappresenta. Il gruppo del Prof Mario Morino, del quale mi pregio di far parte ormai da molti anni, e che ringrazio per le opportunità che in questi anni mi ha concesso, è assai stimato grazie a lui in campo internazionale, essendo egli pioniere delle tecniche mini invasive chirurgiche ed endoscopiche. Questa ricerca nasce dalla mia formazione in Germania presso l’Università di Tuebingen, sotto il Prof Gerhard Buess, inventore della microchirurgia endoscopica transanale e della chirurgia robotica, che hanno rivoluzionato il nostro settore negli ultimi decenni. Questo progetto è solamente la naturale evoluzione dei concetti che lui ha proposto con successo ormai 40 anni orsono, e che io ed altri suoi allievi abbiamo cercato di raccogliere, dopo la sua prematura scomparsa. Voglio però concludere con un appello a tutti affinché si sottopongano agli accertamenti per screening delle neoplasie del colon-retto come di ogni altra patologia, perché è con la prevenzione che si ottengono i migliori risultati in campo oncologico, e già oggi si può fare davvero molto per molte patologie”.

Alberto Arezzo
il professor Alberto Arezzo, al quale va uno dei Synergy Grant ERC

Testo e foto dall’Ufficio Stampa Area Relazioni Esterne e con i Media Università degli Studi di Torino

Intelligenza artificiale, la Sapienza al vertice del Laboratorio nazionale del CINI

Daniele Nardi del Dipartimento di Ingegneria informatica automatica e gestionale è stato nominato Direttore del Laboratorio nazionale Artificial Intelligence and Intelligent Systems del Consorzio interuniversitario nazionale per l’informatica.

Daniele Nardi
Daniele Nardi, docente della Sapienza, nominato Direttore del Laboratorio nazionale Artificial Intelligence and Intelligent Systems del CINI

Daniele Nardi, docente di Intelligenza Artificiale del Dipartimento di Ingegneria informatica automatica e gestionale “Antonio Ruberti” della Sapienza, è stato nominato Direttore del Laboratorio nazionale Artificial Intelligence and Intelligent Systems del CINI (Consorzio Interuniversitario Nazionale per I’Informatica).

La nomina rappresenta un ulteriore riconoscimento per la Sapienza che è stata la culla dell’Intelligenza Artificiale in Italia, avendo attivato il primo insegnamento in questa disciplina agli inizi degli anni ’90, la prima laurea magistrale in Intelligenza Artificiale e Robotica nel 2009 e attivato quest’anno una delle cinque componenti del Dottorato Nazionale in Intelligenza Artificiale.

La Sapienza oggi vanta uno dei più significativi gruppi di ricercatori ed esperti in intelligenza artificiale, di assoluto valore internazionale.

 

“Siamo certi che, anche con il supporto di tutte le altre aree del sapere che si sono avvicinate all’intelligenza artificiale nel recente passato – dichiara la rettrice Antonella Polimeni – la direzione del professor Nardi contribuirà ad azioni strategiche tali da consentire all’Italia di essere competitiva in questa disciplina che potrà rappresentare il trampolino di lancio per progetti di grande impatto scientifico.”

Il Laboratorio Nazionale Artificial Intelligence and Intelligent Systems del CINI ha l’obiettivo di rafforzare la ricerca italiana nel settore dell’intelligenza artificiale, supportando il ruolo dell’Italia nel mondo, di sostenere l’industria italiana promuovendo il trasferimento tecnologico dalla ricerca alla imprenditorialità, di supportare la società italiana attraverso lo sviluppo di applicazioni in grado di migliorare i servizi per i cittadini e di contribuire a nuove visioni dell’intelligenza artificiale per un suo uso consapevole e rispettoso dei principi etici.

 

Testo e foto dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma