La robotica per la qualita' della vita

Anche la robotica può contribuire in modo sostanziale all’integrazione sociale e al miglioramento della qualità della vita delle persone con esigenze speciali, raccogliendo la sfida di contribuire al superamento dei vincoli e delle barriere a cui sono soggette le fasce più deboli della popolazione. 
Di Andrea Zanela - Laboratorio Intelligenza Distribuita e Robotica per l'Ambiente e la Persona ENEA - Centro Ricerche Casaccia

Il Laboratorio Intelligenza Distribuita e Robotica per l’Ambiente e la Persona dell’ENEA ha l'obiettivo di sviluppare soluzioni e tecnologie di automazione per supportare il miglioramento delle condizioni di vita della persona sotto aspetti che coinvolgono la sfera individuale, sociale, economica e dell'ambiente in cui vive. Il Laboratorio progetta e realizza tecnologie per applicazioni in diversi campi: robot sottomarini per la navigazione e raccolta di dati relativi a caratteristiche chimiche e biologiche; robot terrestri per l'ispezione e l'intervento in zone a rischio, droni per misurare le emissioni inquinanti e tecnologie per la qualità della vita delle persone, con particolare attenzione alle categorie più fragili come gli anziani e i disabili. 

L'attività del Laboratorio si sviluppa all'interno di numerosi progetti, in ambito nazionale ed europeo, tra questi: il progetto VENUS, dove Venus è l’elemento base di un sistema a sciame composto da più veicoli sottomarini cooperanti e coordinati che svolge compiti di ispezione delle strutture in mare come piattaforme petrolifere, gasdotti, porti etc.

Si tratta di un piccolo sottomarino di circa un metro di lunghezza dotato di diversi sensori di bordo, interamente progettato dal Laboratorio.

Nella formazione a sciame, in cui si imita il comportamento dei pesci, Venus è un sistema in grado di comunicare con i suoi simili, di localizzarli, di scambiare dati e di coordinarsi con loro per condividere conoscenza ed obiettivi.

Particolarmente innovativo è il sistema di comunicazione che integra modem acustici e ottici, utilizzando una combinazione di suoni e luce, raggiungendo velocità mai ottenute in acqua. Lo sciame di veicoli Venus è attualmente impegnato in missioni di monitoraggio della grande opera per la protezione della Laguna di Venezia dal fenomeno delle acque alte nota come MOSE. Il sistema Venus è stato ritenuto una delle cinque eccellenze tecnologiche italiane presentate al Palazzo delle Nazioni Unite nel 2016, anno per la protezione contro i cambiamenti climatici.

Il progetto EDEN - End-user driven DEmo for cbrNe è il maggior progetto nel campo della security mai finanziato dalla Commissione Ue (circa 35 milioni di euro) ed ha riunito università, organismi di ricerca, grandi industrie, PMI e utenti finali di 15 Paesi Ue per un totale di 36 partner tra i maggiori esperti in materia di security. Il progetto ha fornito soluzioni tecnologiche nel settore della sicurezza: strumenti per rilevare tracce di esplosivo utilizzabile a scopi terroristici, per garantire la massima sicurezza dei sistemi di trasporto pubblico, per sorvegliare l’integrità delle infrastrutture strategiche e per fronteggiare situazioni di emergenza.

Nell’ambito di EDEN, il Laboratorio ha dimostrato l'efficacia della propria piattaforma robotica PRASSI, un carrier capace di compiere missioni (sia in modalità tele operata, che in completa autonomia) di rilevazione di esplosivi in aree a rischio contaminazione o inaccessibili all'uomo, portando nell'area interessata degli speciali sensori spettrometrici.

Il Progetto I'CityForAll - Intellegible City for All è un progetto che è stato finanziato dalla Comunità Europea all'interno del Programma Ambient Assisted Living; ha lo scopo di progettare tecnologie innovative a supporto delle persone anziane affette da disturbi uditivi, anche a carattere degenerativo, e in particolare per coloro che soffrono di presbiacusia, una alterazione della capacità uditiva dovuta a processi involutivi legati all’età.

Si tratta di una manifestazione clinica dell’invecchiamento, solitamente di tipo recettivo, bilaterale e simmetrica che comporta un innalzamento della soglia uditiva, inizialmente alle alte frequenze, che si estende lentamente, ma progressivamente, anche alle basse frequenze con conseguenza che la persona ha difficoltà a comprendere piuttosto che a sentire effettivamente ciò che le viene detto perché si ha un mascheramento delle vocali sulle consonanti e quindi l'impossibilità a discriminare molte parole ed una generale riduzione della comprensione dei dialoghi in ambienti rumorosi.

Questa situazione può generare problemi di interazione sociale e depressione. Il Laboratorio ENEA ha partecipato allo sviluppo e ai test di altoparlanti intelligenti in grado di migliorare il livello di intelligibilità dei messaggi vocali e degli allarmi all’interno di spazi pubblici di grandi dimensioni come, ad esempio, stazioni ferroviarie, musei, aeroporti etc.

Il filtraggio digitale cui si sottopone il segnale fa sì che lo stream emesso da questi speciali altoparlanti sia perfettamente ascoltabile anche da chi non soffre di disturbi uditivi, nel pieno rispetto delle norme del design for all.

Un'altra attività condotta dal Laboratorio è stata quella di progettare gli algoritmi per ottenere identificazione, localizzazione e il tracciamento, in tempo reale, di una sorgente sonora all'esterno di un veicolo. A causa della sua disabilità, la persona presbiacusica ha una seria difficoltà a localizzare i suoni all’esterno dell’abitacolo, anche quelli che provengono dalle sirene dei veicoli di emergenza.

Le statistiche ci dicono che gli anziani sono coinvolti nel 40% degli incidenti più gravi e in circa 1500 incidenti/giorno (in alcuni come guidatori, in altri come passanti) e in molti di questi incidenti sono coinvolti veicoli di emergenza.

Grazie alla tecnologia sviluppata, che è stata testata su un veicolo FIAT (il cui Centro Ricerche era uno dei partner di progetto) l'informazione sulla distanza e sulla direzione di avvicinamento di un veicolo di emergenza con sirena attivata viene resa al conducente, sia attraverso gli altoparlanti intelligenti ad alta intelligibilità sviluppati (dotati di filtri digitali personalizzati sui profili audiometrici del guidatore), sia attraverso un display posizionato sul cruscotto della vettura.

Il Progetto è stato recentemente selezionato all'interno del documento MIUR "Italian Position Paper - MOVING FORWARD for an AGEING SOCIETY Bridging the distances" come una tra le maggiori azioni di policy e best practice adottate sul tema in Italia. La robotica fino a qualche anno fa ha migliorato soprattutto la qualità del lavoro delle persone, attualmente si sta indirizzando verso il miglioramento della loro qualità della vita.

Lungo questa direzione cerca di raccogliere la sfida di contribuire al superamento dei vincoli e delle barriere a cui sono soggette le fasce più deboli della popolazione, agendo oltre che sugli apparati, anche sui dispositivi di interfaccia con cui l'utente interagisce con i sistemi, ponendoli in relazione alle diverse abilità, anche residuali, della persona, giacché ciascun utente è portatore di esigenze specifiche, di proprie modalità d'uso e di percezione della tecnologia.

Le attività intraprese nel corso degli anni dall’ENEA per mettere a disposizione delle persone con qualche fragilità il proprio know-how metodologico e tecnologico hanno dimostrato che le nuove tecnologie possono contribuire in modo sostanziale all’integrazione sociale e al miglioramento della qualità della vita delle persone con esigenze speciali. Recentemente, il Laboratorio Intelligenza Distribuita e Robotica per l’Ambiente e la Persona dell’ENEA ha avviato delle attività di ricerca e sviluppo sull'uso di robot umanoidi come tecnologia di ausilio alla persona. Anche grazie alla sua programmabilità e alla multimodalità della sua interfaccia utente, un robot umanoide può comunicare utilizzando tutti quei canali sensoriali che una persona è solita utilizzare nella vita e nelle attività quotidiane.

Il Progetto Pesci Rossi consiste nella realizzazione di una infrastruttura denominata "Centro Aperto Polivalente per persone diversamente abili" nel Comune di Triggiano (Bari) e finalizzata ad attuare il ricorso a tecnologie innovative che migliorino la condizione dei cittadini disabili, con particolare riferimento alle forme di disabilità legate ai Disturbi dello Spettro Autistico (DSA). Il Centro è stato inaugurato a Giugno 2017.

Il Laboratorio dell'ENEA avrà il compito di svolgere una attività di formazione del personale che presterà servizio nel Centro (neuropsichiatri infantili, psicologi, logopedisti, educatori e psicoterapeuti) per l’utilizzo di robot umanoidi nella terapia dei bambini con DSA e nelle attività a loro dedicate.

Recenti ricerche suggeriscono che i bambini con DSA, se fatti interagire con dei robot, mostrano alcuni comportamenti sociali positivi che non sono osservati quando interagiscono con i loro coetanei, caregivers, e terapisti. Interagendo con i robot, i bambini con autismo mostrano comportamenti sociali, come l'imitazione, il fissare l'altro negli occhi e l'attenzione condivisa, che possono essere utili in alcuni trattamenti terapeutici. Alcuni di questi comportamenti sociali riscontrati sono, in genere, rari nei bambini con autismo e l'evidenza suggerisce che sono i robot ad attivare questi comportamenti nel bambino.

La piattaforma tecnologica che si utilizza nelle sperimentazioni del Progetto Pesci Rossi è il robot antropomorfo NAO sviluppato dalla Aldebaran Robotics ed ora prodotto dalla giapponese SoftBank Robotics. Si tratta di un robot umanoide piuttosto realistico e naturale nei movimenti; grazie ad un complesso sistema di giunzioni l’intero corpo del robot può muoversi completamente, con 25 gradi di libertà. È un robot autonomo e programmabile, con una centrale inerziale a cinque assi, sensori video, audio, tattili etc. e un sistema multimediale evoluto.

È alto circa 60 cm, pesa poco più di 5 kg e può afferrare oggetti, spostarsi, esplorare l'ambiente che lo circonda ed interagire con le persone. Esistono numerosi studi che mostrano che il robot antropomorfo NAO ha un buon impatto sulle persone in generale ed è in grado di attirare l'attenzione dei bambini con cui viene messo a contatto; essi mostrano forti segni di interesse e grande volontà di interagire attivamente con il robot. Questa piattaforma viene impiegata anche nella terapia di bambini con disturbi dello spettro autistico; questi bambini si sentono meno aggrediti affettivamente da un volto che non ha la complessità di quello umano, pur conservandone i tratti fondamentali.

Il Laboratorio ENEA sta sviluppando i comportamenti intelligenti che verranno fatti eseguire dal piccolo NAO, ottenendo un robot con delle nuove abilità, capace di interagire con i bambini coinvolgendoli in giochi ed attività utili al loro percorso di sviluppo. In questo momento sono in fase di progettazione i protocolli terapeutici da utilizzare: il processo che è stato proposto nella sperimentazione con il robot NAO parte dall'incremento dell'attenzione condivisa per arrivare a sviluppare, passando per i processi imitativi, l'interazione triadica del bambino, in cui il robot aiuta a suscitare interazioni tra il bambino ed un altro essere umano, che può essere il terapeuta, un genitore, un insegnante, o un altro bambino.



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