La progettazione di nuovi robot e tecnologie intelligenti del futuro non potrà prescindere da una riflessione sulle caratteristiche del nuovo sistema economico che li dovrà produrre e smaltire, ma soprattutto integrare con il lavoro umano, senza generare povertà o disoccupazione. La stessa interazione tra uomo, robot e intelligenza artificiale, negli spazi privati e pubblici, dovrà essere ragionata in termini etici e legali. Scienza, tecnologia e società dovranno co-evolvere in modo nuovo. L’Europa riveste già oggi un ruolo leader in settori come robotica, automazione, meccatronica e digital manufacturing, ma sempre intesi in modo separato.

Per superare questo limite, nell’ambito delle FET Flagships, Robotics Flagship è una proposta di progetto europeo che mira a sviluppare la Robotica e l’Intelligenza Artificiale del futuro, avendo come valore centrale la sostenibilità economica, sociale ed ambientale. Nello specifico mira a capitalizzare le competenze presenti nei più avanzati laboratori di ricerca e industrie europei per definire un programma di sviluppo unico che renda l’Europa un continente leader in questi settori ad alta tecnologia.
Coinvolgendo una comunità scientifica di oltre 800 esperti in Italia e in Europa, con il supporto di scienziati da Stati Uniti, Giappone e altri paesi del mondo, Robotics Flagship punta a diventare il primo programma europeo di robotica in grado di coniugare gli aspetti scientifici e tecnologici con quelli sociali, culturali ed economici, portando innovazione in tutti i settori e progresso.
Le FET (Future and Emerging Technology) Flagships sono iniziative di ricerca visionarie finanziate dalla Commissione Europea, che affrontano le grandi sfide scientifiche e tecnologiche. Sono progetti a lungo termine che riuniscono team di ricerca eccellenti in varie discipline, condividendo un obiettivo unificante e un’ambiziosa roadmap di ricerca su come raggiungerlo. I progetti finanziati attualmente sono Graphene Flagship e Human Brain Project.

Un team internazionale, guidato da Cecilia Laschi (Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa) e da Barbara Mazzolai (IIT-Istituto Italiano di Tecnologia), ha proposto Robotics Flagship alla Commissione Europea, la quale dovrà scegliere entro il 2020 i progetti su cui investire un miliardo di euro in dieci anni, per garantire all’Europa una posizione leader in uno specifico settore scientifico e tecnologico, con ricadute sull’economia e sulla società (i sei progetti finalisti riceveranno un finanziamento per un anno di attività scientifiche preparatorie).
Fanno parte del gruppo di coordinamento del progetto ricercatori dei seguenti istituti: Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa (Italia), IIT – Istituto Italiano di Tecnologia (Italia), KIT – Karlsruher Institut für Technologie (Germania), EPFL – École polytechnique fédérale de Lausanne (Svizzera), University of Twente (Paesi Bassi), LAAS (Laboratory of Analysis and Architecture of Systems) – CNRS (Francia), University of Bristol (Regno Unito).

Gli obiettivi del progetto ruotano attorno a 3 pilastri principali:
1) individuazione di nuovi materiali, approcci tecnologici e principi biologici necessari per rendere i robot capaci di adattarsi alle persone e all’ambiente in cui operano, con corpi dalle forme variabili, capaci di crescere, imparare, deformarsi e trovare da soli l’energia di cui hanno bisogno;
2) studio di nuovi modelli di sistema socio-economico e legislativo in grado di trarre vantaggio da un utilizzo diffuso della robotica, guidando la ridefinizione del mondo del lavoro e la trasformazione dei modelli sociali;
3) sviluppo di robot a basso impatto ambientale, per contrastare il crescente e-waste mediante la realizzazione di materiali riciclabili, e di soluzioni energetiche da fonti rinnovabili per alimentare i robot stessi.

Il progetto vuole contribuire all’affermazione di un nuovo paradigma nella robotica, che fonda in una singola e coerente visione, intelligenza artificiale, big data, matematica, materiali e biologia, per costruire macchine adattabili, con capacità di apprendimento, collaborative ed efficaci. Robotics Flagship metterà insieme esperti di diversi settori, dall’Ingegneria all’etica, per approcciare il tema della robotica e dell’AI nella società con una visione globale e uniforme.
Durante il suo svolgimento, Robotics Flagship si propone di validare in maniera periodica i propri obiettivi e risultati, mettendosi in ascolto delle esigenze della comunità scientifica, e soprattutto della cittadinanza europea. Il progetto ha ricevuto l’approvazione e il supporto di oltre 370 istituzioni pubbliche, imprese e realtà di ricerca scientifica internazionali, tra cui anche istituti in Giappone, Korea, Cina, Israele e USA, dimostrando di essere un programma di alto valore scientifico, nonché un manifesto per il futuro della Robotica e dell’Intelligenza Artificiale nel mondo.
 


 
Testo redatto su fonte Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa del 27 novembre 2018
Per approfondimenti su Robotics Flagship: www.roboticsflagship.eu
Image credit: Science Museum/Science & Society Picture Library

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ENRICHME (ENabling Robot and assisted living environment for IndependentCare and Health Monitoring of the Elderly) è un progetto europeo per la robotica di servizio finalizzato allo sviluppo di un ausilio robotico di supporto all’assistenza domiciliare di persone anziane, ovvero un sistema robotico, integrato con sistemi domotici, in grado di supportare l’autonomia e l’invecchiamento attivo. Finanziato dalla Commissione Europea con 3.991.940 euro nell’ambito del programma Horizon 2020, ENRICHME avrà una durata di 36 mesi (1 marzo 2015 – 28 febbraio 2018) e vede la partecipazione di 10 enti di 6 Paesi europei: Italia (capolfila), Regno Unito, Francia, Olanda, Polonia e Grecia. Tra i partner vi è la Fondazione Don Carlo Gnocchi Onlus e nello specifico il CITT (Centro per l’Innovazione e il Trasferimento Tecnologico).

Il progetto mira a migliorare la qualità della vita di persone anziane ancora autosufficienti per gran parte delle attività della vita quotidiana, ma che presentano un decadimento cognitivo non grave o forme di disabilità lieve che richiedono un minimo livello di assistenza. A regime, il risultato atteso dovrebbe avere le caratteristiche di un elettrodomestico che si aggira per la casa in autonomia per seguire la persona anziana nei suoi spostamenti in modo da monitorarla 24 ore al giorno, attraverso l’utilizzo e il supporto di sensori wireless presenti nell’abitazione, e compiendo una serie di operazioni programmate e personalizzate.

Potenziali esempi di applicazioni di questo robot possono essere:
– il monitoraggio del livello di attività dell’utente per stimolarlo a fare più moto, in caso di poca mobilità, o intrattenerlo con giochi, in caso di iperattività;
– la gestione del tempo, ricordando attività già pianificate in agenda (l’assunzione dei farmaci, un appuntamento, ecc.);
– la socialità, mettendo in comunicazione audio e video l’utente con un famigliare o altre persone; – il monitoraggio della nutrizione (osservando ad esempio alcuni comportamenti, il sistema può riconoscere se l’utente si sta alimentando a sufficienza o no);
– il controllo delle condizioni ambientali dell’abitazione (temperatura della casa, livello di umidità, ecc.);
– l’allerta un famigliare o un caregiver, nel caso in cui l’utente sia vittima di eventi avversi, come una caduta o un malore.

Allo stato attuale, è stata realizzata la parte hardware della macchina, mentre si sta lavorando per lo sviluppo della parte software. Si prevede di avere un prototipo già funzionante per agosto/settembre 2016, da testare, con pazienti neurologici veri, presso la Casa domotica dell’IRCCS milanese della Fondazione Don Gnocchi e in una struttura analoga in Olanda. Il passo successivo sarà quello di utilizzarlo direttamente nelle case degli utenti in Polonia e in strutture residenziali in Regno Unito e Grecia. Obiettivo finale è la realizzazione di un dispositivo di facile utilizzo ed economico in modo da farlo diventare un ausilio di uso comune nelle case di tutto il mondo.

Testo redatto su fonte Fondazione Don Carlo Gnocchi Onlus del 12 febbraio 2016
Per approfondimenti su ENRICHME: www.enrichme.eu
Image credit: ENRICHME/Robosoft

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Ricercatori dei BioLabs dell’Istituto di Scienze della Vita e dell’Istituto di BioRobotica, entrambi della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, e del Centro di Micro-BioRobotica dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) hanno condotto uno studio che ha consentito di approfondire la conoscenza scientifica delle strutture anatomiche, bracci e ventose, del polpo Octopus vulgaris.
La ricerca, pubblicata su “Microscopy Research & Technique” nell’articolo “Cryo-scanning electron microscopy investigation of the Octopus Vulgarisarm structures for the design of an octopus-like arm artefact“, è stata svolta nell’ambito del progetto europeo OCTOPUS, co-finanziato dalla Commissione Europea, Programma ICT “Future and Emerging Technologies”, e coordinato dalla Scuola Superiore Sant’Anna.

Utilizzando tecniche di crio-microscopia elettronica, mediante l’uso di microscopi elettronici che raffreddati a –180 °C permettono di analizzare i campioni nel loro stato naturale idratato, è stata mostrata la micro-morfologia delle ventose polpo, e la complessa distribuzione dei pori sulla superficie esterna dei bracci, fondamentali nell’assorbimento cutaneo dell’ossigeno. Inoltre al loro interno è stata osservata l’architettura tridimensionale dei numerosi tipi di fasci muscolari che avvolgono il cordone nervoso centrale, organi che permettono al polpo di svolgere le funzioni che caratterizzano le sue abilità. In particolare è stato descritto il meccanismo di ricambio cellulare dell’infundibulum nelle ventose (la porzione più esterna che entra in contatto con le superfici), le caratteristiche esterne e interne dei denticles (micrometrici rilievi a forma di cupola, perforati da pori di 100 nm, che ricoprono la superficie interna della ventosa), mostrando, con un dettaglio a livello nanometrico, i canali dei loro pori che consentono alle terminazioni nervose di entrare in contatto con l’acqua di mare.

Quello che l’evoluzione ha sviluppato nel tempo questa ricerca mira di riprodurlo in dispositivi robotici, utilizzando materiali “morbidi” e intelligenti progettati ispirandosi ai modelli delle strutture della controparte biologica. Una “Soft Robotics” dunque ispirata alla natura, con numerose potenziali applicazioni, dall’automazione industriale alla robotica applicata in campo biomedicale o domestico.

Testo redatto su fonte Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa del 3 dicembre 2015
Per approfondimenti: Cryo-scanning electron microscopy investigation of the Octopus Vulgaris arm structures for the design of an octopus-like arm artefact – Microscopy Research & Technique | 30.10.2015
Progetto OCTOPUS: www.octopus-project.eu
Image credit: Antonio Minnocci/Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa

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WALK-MAN è un robot umanoide progettato per poter intervenire in caso di disastri o scenari potenzialmente pericolosi per l’uomo, come un terremoto o un’esplosione di una centrale nucleare. Costruito in soli dieci mesi dall’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova, in collaborazione con il Centro “E. Piaggio” (Bioengineering and Robotics Research Center) dell’Università di Pisa, è alto 1,85 m, pesa 100 Kg ed è munito di una batteria che gli permette un’autonomia di oltre un’ora.

WALK-MAN è in grado di camminare, guidare un’auto tipo Ranger, aprire porte, utilizzare strumenti di lavoro come un trapano, chiudere e aprire una valvola industriale. Questo perché il robot è dotato di caratteristiche uniche: movimenti elastici dei giunti che gli permettono un movimento fluido e sicuro nell’interazione con l’uomo e con l’ambiente; ridotto consumo di energia; leggerezza delle gambe prive di motori lungo la parte inferiore; versatilità e destrezza nella manipolazione.

Con un design che unisce robustezza e flessibilità, il busto è in grado di ruotare di 180 gradi, facilitando così la manipolazione degli oggetti in ogni direzione intorno al suo asse, mentre le braccia possono ruotare all’indietro facilitando le azioni nella parte posteriore. È realizzato in Ergal (90%), titanio (8%), ferro e plastica. WALK-MAN è mosso da 33 motori compatti che integrano in un unico modulo “click-on” sensori di coppia, forza e posizione, e schede di controllo, in un volume che è appena 1/5 di quello di un motore motociclistico. Il motore eroga una potenza di 2,8 KW, in grado di sviluppare una coppia di 250 Nm.

Testo redatto su fonte Centro E. Piaggio del 26 settembre 2015
Per approfondimenti su WALK-MAN: www.walk-man.eu
Image credit: A. Abrusci/D. Farina, Istituto Italiano di Tecnologia IIT, 2015

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CENTAURO è il progetto europeo che svilupperà un sistema robotico con l’obiettivo di poter gestire a distanza operazioni di intervento in caso di incidenti o disastri naturali in situazioni di elevata pericolosità. L’obiettivo è garantire una condizione di sicurezza all’operatore che, sebbene fisicamente, non si troverà sul luogo della calamità, avvertirà le stesse sensazioni sensoriali, visive, audio, tattili che il robot percepirà nello scenario di azione, grazie a un complesso sistema di trasmissione e di “telepresenza” sviluppato in Italia, alla Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa.
Il progetto, partito l’1 aprile 2015 e con una durata di 42 mesi, è coordinato dall’Istituto di Computer Science dell’Università di Bonn, e finanziato nell’ambito del Programma Horizon 2020, nella parte di robotica, sotto la responsabilità scientifica di Antonio Frisoli, docente del Laboratorio di Robotica Percettiva Percro dell’Istituto di Tecnologie della Comunicazione, dell’Informazione e della Percezione (TeCIP) della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. CENTAURO, al quale l’Italia partecipa anche con l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova, ha ricevuto finanziamenti per un totale di oltre 4 milioni di euro, dei quali oltre 600.000 euro destinati alla Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa.

Il disastro che nel 2011 ha interessato la centrale nucleare di Fukushima, in Giappone, ha mostrato le capacità limitate dei robot attuali nell’operare in condizioni estreme. CENTAURO svilupperà una tecnologia in grado di superare questi limiti, grazie a una base robotica dotata di quattro gambe e caratterizzata da un torso simile a quello di un uomo, con due braccia e comandato attraverso attuatori (sistemi che ne permettono il movimento) leggeri e cedevoli, per consentirgli di spostarsi con agilità tanto su terreni sconnessi quanto all’interno di edifici, con la possibilità addirittura di salire o scendere le scale. Per la Scuola Superiore Sant’Anna, il progetto europeo vede il coinvolgimento del gruppo di interazione tra uomo e robot, coordinato proprio da Antonio Frisoli, che si occuperà di realizzare la stazione remota di telepresenza, che trasferirà a distanza il ritorno che il robot percepirà nel suo scenario di azione.

La sfida, per la Scuola Superiore Sant’Anna, consiste dunque nel restituire all’operatore le stesse sensazioni “percepite” del robot, permettendogli di sfruttare in pieno e al meglio tutte le caratteristiche e le potenzialità del robot stesso per ottimizzare l’intervento. In particolare, due esoscheletri (robot indossabili) sulle braccia dell’operatore forniranno il ritorno di forza su questi arti e restituiranno alle mani le sensazioni tattili. Tali riscontri permetteranno a chi guiderà CENTAURO di comandare a distanza il robot, per svolgere compiti complessi di manipolazione, come collegare una tubazione o chiudere una valvola di manovra, contribuendo alla risoluzione di situazioni di emergenza. Un sofisticato sistema di controllo per la “teleoperazione” e sistemi di simulazione dello scenario consentiranno al robot di operare in maniera efficiente anche in caso di perdita di comunicazione o di ritardo nella linea.

Testo redatto su fonte Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa del 7 aprile 2015
Per approfondimenti sul Progetto CENTAURO: www.centauro-project.eu
Image credit: Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa

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É nata a Peccioli (Pisa) la “Robotics Innnovation Facilities” (RIF), ovvero il “circuito dei robot”, un progetto coordinato dall’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa per testare sul campo l’efficienza dei robot nel collaborare con l’uomo in situazioni di vita quotidiana. L’iniziativa, l’unica in Italia e una delle tre in Europa (le altre due sono a Bristol e a Parigi), è stata attivata nell’ambito di ECHORD++ (European Clearing House for Open Robotics Development Plus Plus), il progetto europeo che ha l’obiettivo di colmare il divario tra il mondo della ricerca e quello delle applicazioni industriali, facilitando l’interazione tra ricercatori, industrie di robotica e utilizzatori. La RIF è a disposizione gratuita delle aziende e delle istituzioni di ricerca che vogliono collaborare per sviluppare applicazioni robotiche innovative, un’infrastruttura con una particolarità che la rende unica in Europa: è inserita nella rete dei laboratori dell’Istituto di BioRobotica del Sant’Anna, oltre a quelli della sede principale di Pontedera, la “Casa domotica” sempre a Peccioli, il Centro di robotica marina a Livorno, il Lab congiunto di bioingegneria della riabilitazione a Volterra e la residenza assistita di Ghizzano.

Per Paolo Dario, Direttore dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna, “la Robotics Innnovation Facilities diventerà il principale riferimento per un’area nella quale sono presenti tutte le condizioni per sperimentare. Questa è un’iniziativa dall’importanza strategica per promuovere le applicazioni reali della robotica di servizio, in quanto si propone come struttura permanente per ospitare e per valutare le prestazioni e l’accettabilità di una vasta gamma di sistemi robotici sviluppati da gruppi di ricerca e da industrie”.
Nell’ambito del progetto ECHORD++ sono stati selezionati, a partire dalle 137 proposte provenienti da tutta Europa, i 16 progetti di ricerca (esperimenti) vincitori (finanziati dall’UE con 300.000 euro ciascuno), 6 dei quali utilizzeranno appunto la RIF di Peccioli.

Testo redatto su fonte Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa del 4 febbraio 2015
Per approfondimenti: ECHORD++ www.echord.eu
Image credit: ECHORD++

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L’evoluzione della robotica di servizio applicata alle smart city del futuro per garantire città più vivibili e sicure. É il tema dell’incontro “Droni: prospettive di ricerca e scenari applicativi”, promosso dal Politecnico di Torino e Telecom Italia nel capoluogo piemontese, con l’obiettivo di delineare lo stato delle innovazioni, anche dal punto di vista giuridico e normativo, riguardanti il settore.

L’iniziativa, frutto della collaborazione avviata tra le due parti, ha l’obiettivo di sperimentare, per la prima volta in Italia, l’utilizzo di Aeromobili a Pilotaggio Remoto (APR) – i cosiddetti “droni” – come strumenti di monitoraggio per la sicurezza delle città intelligenti. Grazie alla piattaforma Cloud Robotics, i droni di prossima generazione potranno infatti essere gestiti da una centrale di controllo, che risiede in un punto della rete mobile 4G di TIM, e fornire servizi innovativi “Fly4Smart City” come il monitoraggio ambientale, oppure il controllo di spazi urbani in cui i cittadini potranno vivere in maggior sicurezza (ad esempio parchi pubblici).

Questo progetto, realizzato dal Joint Open Lab CRAB (Connected Robotics Applications laB) di Telecom Italia e dal Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni del Politecnico di Torino, trova valida applicazione in tutti i contesti urbani dove i droni potranno diventare parte integrante degli oggetti connessi alla rete, rappresentando in questo modo uno tra i più significativi trend tecnologici emergenti, in grado di supportare lo svolgimento di particolari attività anche in condizioni di emergenza o di pericolo.

All’incontro, svoltosi a Torino presso il Politecnico della città, hanno partecipato Marco Gilli, Rettore del Politecnico di Torino, Cesare Sironi, Direttore Innovation Telecom Italia, Riccardo Delise, Program Manager APR ENAC, Fulvia Quagliotti, Prof. Associato Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale – DIMEAS (Politecnico di Torino), Juan Carlos De Martin, Co-Fondatore e Co-Direttore Gruppo Nexa Dipartimento automatica e Informatica – DAUIN (Politecnico di Torino), Monica A. Senor, partner Studio Legale Catalano Penalisti Associati, Davide Scaramuzza, Professor of Robotics at the Artificial Intelligence Lab, Università di Zurigo e hanno illustrato lo stato di avanzamento del progetto i due responsabili Marcello Chiaberge, Prof. Aggregato Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni – DET (Politecnico di Torino) e Marco Gaspardone, Responsabile Joint Open Lab CRAB di Telecom Italia.

Testo redatto su fonte Politecnico di Torino del 7 luglio 2014
Image credit: Aeryon Labs Inc.

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L’Istituto di Biorobotica della Scuola Superiore di Studi Universitari e di Perfezionamento (SSSUP) Sant’Anna di Pisa, nell’ambito del progetto europeo “Robot-Era”, ha sviluppato tre sistemi robotici avanzati, integrati alla perfezione in ambienti intelligenti (cioè adattati per ospitarli), in grado di cooperare e di interagire sia tra di loro sia con le persone, mostrando a rappresentanti del mondo accademico, istituzionale, delle imprese e a possibili utilizzatori le potenzialità dei robot per uso domestico. L’incubatore di Peccioli (Pisa) ha ospitato la dimostrazione delle funzionalità dei sistemi robotici, in fase di sviluppo grazie a “Robot-Era”, che favoriranno la diffusione di uno stile di vita sano e indipendente, migliorando la qualità della vita e il benessere delle persone anziane. “Robot-Era” si concluderà nel 2015 e, accanto all’Istituto di BioRobotica della Scuola superiore Sant’Anna, è forte e continuo il coinvolgimento di un gruppo di lavoro interdisciplinare, composto da università, centri di ricerca, servizi sociali, aziende sanitarie toscane, piccole e medie aziende, grandi imprese ed enti pubblici.

Il progetto ha previsto la realizzazione di tre piattaforme robotiche in grado di operare in altrettanti scenari: domestici, condominiali, esterni:
– il robot domestico agisce in casa e offre servizi che spaziano dalla possibilità di fare la spesa online e di richiedere la raccolta della spazzatura, al supporto per terapie farmacologiche e alla sicurezza dell’utente a casa;
– il robot condominiale fornisce in maniera prevalente servizi di sorveglianza e di portierato;
– il robot da esterno si può muovere attraverso le strade cittadine per ritirare gli acquisti o per gettare la spazzatura, o addirittura supportare la persona anziana che desideri fare una passeggiata.

La particolarità dei tre sistemi, in grado di contribuire ad aumentare il grado di autonomia di una persona anziana, magari non più del tutto autosufficiente, che desideri continuare a vivere da sola, risiede anche nell’essere stati sviluppati in contatto diretto con gli utenti. Nel 2013, infatti, oltre 70 cittadini residenti a Pisa e nella sua provincia, come a Angen in Svezia (la cui università è partner di “Robot-Era”) hanno suggerito, in base alle loro necessità, e poi testato i servizi robotici per valutarne il grado di accettabilità e la reale usabilità in situazioni di vita reale. La sperimentazione è stata condotta nel Laboratorio DomoCasa di Peccioli, dove è collocato in maniera stabile il laboratorio “Service robotics and ambient assisted living” dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna, e presso la residenza assistita di Ängen.

Durante la fase di test dei servizi svolti dalle tre piattaforme robotiche, in particolare nella fase di interazione con i robot, le persone anziane di solito si sono trovate a loro agio e hanno dimostrato una notevole dimestichezza con questo tipo di tecnologie, come osservano i ricercatori impegnati in “Robot-Era”. Nel 2015 è previsto il secondo ciclo di sperimentazione durante il quale altre persone anziane volontarie proveranno la nuova versione dei sistemi robotici, questa volta in ambienti reali, sempre sotto la supervisione dei ricercatori di Robot-Era. Tutte le considerazioni e i suggerimenti raccolti durante la prima fase della sperimentazione serviranno in questo secondo ciclo per riprogettare i robot e i servizi che essi svolgono, tenendo ancora più conto delle richieste in arrivo dalla “base”, cioè dalle categorie di persone che vivranno – in un futuro non lontano – a stretto contatto con i robot.

“Robot-Era –sottolinea il coordinatore Filippo Cavallo, ricercatore della Scuola Superiore Sant’Anna – si pone in ultima analisi l’ambizioso obiettivo di accelerare lo sviluppo e incrementare la diffusione dei servizi robotici per gli anziani, dimostrando non soltanto la fattibilità tecnica e scientifica, ma anche affrontando gli aspetti legali, etici, sociali ed economici che possono portare a un concreto sviluppo di un mercato della robotica di servizio, settore in cui la ricerca italiana si pone come leader e che è in grado di coordinare gruppi internazionali. Le potenzialità e il mercato della robotica di servizio sono amplissimi e, in un futuro che riusciamo già ad immaginare, nelle nostre case entreranno altri robot, per compiere servizi che non si limitano certo alla pulizia domestica e che nascondono tecnologia particolarmente avanzata, frutto dell’impegno di tanti giovani ricercatori che a Robot-Era stanno lavorando con impegno scientifico ma anche con un impegno e una passione fuori dal comune”.

Testo redatto su fonte Scuola Superiore Sant’Anna
Image credit: Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa

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Un robot di nome ALEX in grado di vivere la realtà virtuale come fosse reale restando fermi in laboratorio: è una delle sfide lanciate dal progetto VERE (Virtual Embodiment and Robotic re–Embodiment), nell’ambito della programmazione di ricerca 2014-2020 del programma Horizon 2020. ALEX è stato presentato al “FET and the City”, la conferenza internazionale ospitata per la prima volta in Italia, che ha visto Pisa e la Scuola Superiore Sant’Anna al centro della robotica internazionale.

FET è l’acronimo che, in italiano, corrisponde a “Tecnologie Emergenti Future”. È qui che si sono dati appuntamento docenti universitari, ricercatori, scienziati, “visionari” per “confrontarsi sulle tecnologie più innovative e di maggiore impatto sulla società e sulla vita dei cittadini, la cui qualità sarà destinata a migliorare in maniera significativa, negli anni che verranno. Un viaggio nel futuro, dove concetti oggi complessi potranno trasformarsi in tecnologie semplici da utilizzare e dalla larga diffusione”, spiega Massimo Bergamasco, fondatore del Laboratorio di Robotica Percettiva PERCRO (Perceptual Robotics Laboratory) dell’Istituto di Tecnologie della Comunicazione, dell’Informazione e della Percezione (TeCIP) della Scuola Sant’Anna.

Il robot è una sorta di esoscheletro, un sistema da indossare che collega la persona che lo usa a un avatar virtuale. Qualsiasi gesto, così come gli stimoli sensoriali passati attraverso ALEX, per esempio una stretta di mano appariranno reali alla persona che indossa l’esoscheletro, che addirittura vivrà le sensazioni che i diversi sensi possono offrire in relazione a quell’esperienza. “Attraverso la decodifica dell’attività del pensiero con un sistema avanzato di interfaccia fra uomo e cervello”, spiega Antonio Frisoli della Sant’Anna, “riusciamo a far navigare l’utente in uno scenario virtuale, come può essere la ricostruzione di una città, fornendo al tempo stesso all’utente la sensazione che il suo corpo si stia muovendo, nonostante egli sia seduto e, quindi, fermo”.

L’esoscheletro ALEX fa parte del progetto VERE, che mette insieme neuroscienze, informatica e robotica. Per l’Italia è il PERCRO a prendervi parte. “Con questo progetto”, spiega Bergamasco, “stiamo studiando nuove tecnologie e paradigmi per immedesimarsi, attraverso un corpo virtuale, in un’esperienza completamente digitale e viverla come se fosse reale e autentica. Oppure, attraverso un robot, immergerci in un’esperienza remota”.

Testo redatto su fonte CNR del 12 febbraio 2014
Image credit: Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa

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Robot organizzati come una squadra, con ruoli e gerarchie che li rendano in grado di comunicare tra loro e operare in sinergia per realizzare un obiettivo comune, sia esso esplorare un ambiente potenzialmente pericoloso o intervenire in complicate operazioni di soccorso. Non è uno scenario da fantascienza, ma l’obiettivo a cui lavorano ricercatori di tutta Europa coinvolti in “H2Swarm”, acronimo di ‘Hierachical, Heterogeneous Swarm’.

Il progetto è coordinato dall’Istituto di Scienze e Tecnologie della Cognizione (ISTC) del CNR di Roma e ha come partner la Libera università di Bruxelles e l’Università cattolica di Leuven (Belgio), e la Scuola politecnica di Losanna (Svizzera). L’obiettivo è studiare le strategie di comunicazione e controllo tipiche di alcuni animali che vivono in gruppi – colonie di formiche, ragni, api – e la relativa struttura organizzativa e ispirarsi a queste per realizzare robot in grado di cooperare nel compiere azioni complesse.

“La natura fornisce molti esempi di organizzazioni gerarchiche in cui i diversi ruoli sono concepiti per assicurare la sopravvivenza e l’evoluzione della specie stessa”, spiega Vito Trianni dell’ISTC-CNR. “A volte si tratta di suddividere il lavoro sulla base delle caratteristiche fisiche dei singoli animali, come nel caso delle formiche Pheidole che assegnano agli esemplari più grandi il ruolo di difesa del nido e ai più piccoli quello di procacciare il cibo. Altre volte, gli animali si servono di sistemi indiretti di comunicazione per raggiungere uno scopo utile a tutto il gruppo, come fanno le termiti quando lasciano tracce di ferormoni per indicare alle compagne dove costruire il nido; un comportamento che nel tempo modifica l’ambiente circostante, come testimoniano gli enormi e complessi nidi che sono in grado di realizzare”.

L’interrogativo di fondo del progetto è, quindi, se sia possibile traslare questi sistemi di auto-organizzazione a insiemi di robot dalle caratteristiche diverse e farli interagire attraverso sofisticati algoritmi. “La cosiddetta “Swarm Robotics” si basa proprio su questo: mettere insieme dispositivi robotici dotati di funzionalità limitate, se viste singolarmente, per fare in modo che possano compiere azioni di complessità superiore, mantenendo inalterate le caratteristiche di flessibilità, robustezza e scalabilità”, continua il ricercatore. Tra gli step del progetto, a breve è prevista una prima proof-of-concept che testerà le capacità di collaborazione di un insieme eterogeneo di robot nella costruzione di dighe e muri utilizzando sacchi di sabbia.

‘H2Swarm’ è finanziato dalla European Science Foundation nell’ambito del programma ‘Eurocores’; l’ISTC-CNR partecipa tramite il Laboratory of Autonomous Robots and Artificial Life, diretto da Stefano Nolfi, che ha una riconosciuta esperienza internazionale nello studio dell’evoluzione artificiale di comportamenti di robot.

Testo redatto su fonte CNR del 20 novembre 2013
Image credit: CNR

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Il Laboratorio di ricerca reti wireless dell’Istituto di Scienza e Tecnologie dell’Informazione ‘A. Faedo’ (ISTI) del CNR di Pisa ha organizzato per il terzo anno consecutivo la competizione internazionale EvAAL (Evaluation of Ambient Assisted Living Systems), una sfida tra progetti che riguardano sistemi di assistenza automatica all’indipendenza domestica di persone non completamente autosufficienti. Una tematica che l’Unione Europea ritiene strategica per gli investimenti tecnologici nel breve e medio termine, anche in vista dell’invecchiamento crescente della popolazione.

Sede della competizione è stata quest’anno la Spagna. A Madrid si è svolta, presso i ‘Living Lab’ dell’Universidad Politecnica (laboratori attrezzati che simulano un’intera piccola abitazione), la sessione dedicata ai sistemi di localizzazione delle persone (localization track). A Valencia, al Centro de Investigación Experimental en Aplicaciones y Servicios de Inteligencia Ambiental, dall’8 al 12 luglio è stata organizzata la sessione dedicata all’identificazione delle attività (activity recognition track) a cui hanno partecipato i ricercatori del Wireless Networks Lab dell’ISTI-CNR, Filippo Palumbo e Paolo Barsocchi, insieme con Stefano Chessa (Università di Pisa), ottenendo il secondo posto.

“Abbiamo presentato il sistema AReM (Activity Recognition Modelling), che si è dimostrato in grado di riconoscere sei differenti movimenti su un massimo previsto di sette, in tempi e situazioni diverse, semplicemente basandosi su sensori installati in oggetti di uso comune quali bracciali o orologi”, spiega Barsocchi, che è anche tra gli ideatori e organizzatori della competizione insieme con Francesco Furfari e Francesco Potortì del Wn Lab. “È un mezzo efficace e poco invasivo per capire, dal remoto, l’attività che una persona sta compiendo all’interno della sua abitazione, ed è di facile installazione in quanto non richiede nessun tipo di impianto”.

Lo scopo di EvAAL è definire metodi di valutazione onnicomprensivi per interi sistemi di ‘Ambient Assisted Living. “È un obiettivo ambizioso a cui ci stiamo gradatamente avvicinando a partire dalle due precedenti edizioni, e che potrà essere raggiunto nei prossimi anni, grazie alla comunità internazionale che si va formando attorno alla competizione”, conclude il ricercatore dell’ISTI-CNR.

Quest’anno, il Living Lab della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa ha anche ospitato una sessione di ‘EvAAL’ specificatamente dedicata ai robot da compagnia. I risultati della competizione, invece, sono stati presentati a Norrköping (Svezia), in occasione dell’AAL Forum 2013. EvAAL, nata nell’ambito del Progetto europeo UniversAAL, è un’attività che fa parte di Aaloa, associazione che ospita iniziative dedicate all’assistenza domestica automatizzata, in particolare legate a progetti software, di cui l’ISTI-CNR è uno dei principali promotori.

Testo redatto su fonte CNR del 16 ottobre 2013

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