Una pelle perfetta: i robot e il senso del tatto

Le nuove capacità, insieme a un sistema di produzione per integrare la sensibilità al tatto in diversi robot, miglioreranno il modo in cui i robot funzionano in ambienti senza restrizioni, nonché la loro capacità di comunicare e collaborare gli uni con gli altri e con gli esseri umani.

Il progetto ROBOSKIN ("Skin-based technologies and capabilities for safe, autonomous and interactive robots"), finanziato dall'UE, ha sviluppato nuove tecnologie di sensori e sistemi di gestione che danno ai robot un senso del tatto artificiale, qualità finora impossibile nel campo della robotica.

Secondo i partner che hanno partecipato alla ricerca in Italia, Svizzera e Regno Unito, era importante creare meccanismi cognitivi che usassero la risposta tattile (il senso del tatto) e il comportamento per assicurare che l'interazione esseri umani-robot fosse sicura ed efficace per le applicazioni previste in futuro.

La pelle artificiale è modellata in gran parte su pelle vera, che ha una piccolissima rete di nervi che sentono o percepiscono i cambiamenti come caldo/freddo o ruvido/liscio. In questo caso, i sensori elettronici raccolgono questi cosiddetti "dati tattili" e li elaborano usando un software di applicazione che è stato perfezionato per permettere alcuni comportamenti dei robot che possono essere aggiunti in un secondo momento.

"Qui abbiamo optato per la programmazione attraverso la dimostrazione e il gioco assistito di robot in modo che i robot imparino man mano che vanno avanti toccando, facendo e interagendo", spiega il professor Giorgio Cannata dell'Università di Genova, in Italia, coordinatore del progetto.

"Dovevamo creare un grado di consapevolezza nei robot per aiutarli a reagire a eventi tattili e al contatto fisico con il mondo esterno", aggiunge.

Kaspar il robot amico

La cognizione dei robot è però estremamente complessa, quindi ROBOSKIN ha cominciato con ambizioni modeste in test di laboratorio classificando tipi e gradi di tatto. I ricercatori hanno creato una mappatura geometrica usando il contatto continuo tra il robot di prova e l'ambiente per costruire una "rappresentazione del corpo", parametri attraverso i quali i dati possono essere assimilati dal robot in un comportamento.

Fuori dal laboratorio i patch di sensori di ROBOSKIN sono stati applicati a comuni punti di contatto (piedi, guance, braccia) situati sul robot dell'Università dell'Hertfordshire KASPAR , un robot umanoide progettato per aiutare i bambini autistici a comunicare meglio.

"Con i nostri sensori, il robot poteva sentire e rilevare il contatto e i dati raccolti formavano una parte importante della classificazione del contatto che abbiamo fatto, ovvero la distinzione, per esempio, tra contatto voluto e non voluto", spiega il professor Cannata.

Gli scienziati di ROBOSKIN hanno esplorato varie tecnologie, dai sensori capacitivi più essenziali nelle tecnologie di rilevazione odierne, ai trasduttori a prestazioni più alte che si trovano nei materiali piezoelettrici e i semiconduttori organici flessibili.

"Vedremo sempre più materiali piezoelettrici - che possono fungere da sensori perché reagiscono ai cambiamenti portati dal contatto con una forza esterna - nel prossimo futuro", prevede il professor Cannata. A cambiare le regole del gioco saranno però i sensori che usano semiconduttori organici - suggerisce - poiché si potranno stampare i chip su diversi materiali organici, come la pelle finta o i materiali flessibili, e saranno molto più economici da produrre una volta portati su scala industriale.

Promuovere i prototipi

Il progetto ROBOSKIN si è concluso l'estate scorsa ma i ricercatori ne stanno attivamente promuovendo i risultati attraverso canali scientifici, come articoli su "IEEE Xplore" e "Science Direct" e mostrandosi interessati a condividere i prototipi in progetti di ricerca non commerciali.

I sensori tattili non sono per niente un concetto nuovo, sottolinea il professor Cannata, ma ROBOSKIN è riuscito a sviluppare un sistema di produzione per integrare la rilevazione tattile in robot diversi. Questi metodi singolari risolvono l'annoso problema di aggiungere più percezione sensoriale ai robot.

"Siamo ancora in una fase di dimostrazione pre-commerciale, ma l'ultima versione dei nostri sensori tattili ha chiaramente un potenziale più ampio nel settore industriale poiché le fabbriche cercano modi sicuri ed economici per usare i robot a più stretto contatto con gli operai", spiega il coordinatore.

Sono stati richiesti brevetti per parti del lavoro del team, ma i ricercatori sottolineano che i prototipi rimangono disponibili per il lavoro di ricerca scientifico. La tecnologia di ROBOSKIN è già stata integrata in iCub, la piattaforma robotica aperta dell'Istituto italiano di tecnologia.

"L'importante era assicurare che le nostre tecnologie di base fossero compatibili su diverse piattaforme robotiche suscettibili di evoluzione in questo campo in continuo cambiamento", osserva il professor Cannata. "Ed è quello che abbiamo ottenuto".

Il progetto ROBOSKIN ha ricevuto 3,5 milioni di euro (del bilancio totale del progetto di 4,7 milioni di euro) in finanziamenti alla ricerca nell'ambito del Settimo programma quadro (7° PQ) dell'UE.

Collegamento al progetto su CORDIS:

- 7° PQ su CORDIS
- Scheda informativa del progetto ROBOSKIN su CORDIS

Collegamento al sito web del progetto:

- Sito web "Skin-based technologies and capabilities for safe, autonomous and interactive robots"

Collegamenti a notizie e articoli correlati:

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Altri collegamenti:

- Sito web dell'Agenda digitale della Commissione europea