BIONICS
COME POSSIAMO MIGLIORARE L’INTERAZIONE UOMO-ROBOT?
Il Massachusetts Institute of Technology (MIT) non ha bisogno di grandi presentazioni: è una delle più importanti università di ricerca al mondo e ha sede a Cambridge. Con il MIT, Camplus ha collaborato nella creazione di un contest di ingegneria. Divisi in gruppi, gli studenti hanno sviluppato dei prototipi nel campo della bionica, che sono stati valutati da una giuria internazionale che aveva il compito di assegnare un grande premio: una settimana a Boston con visita al MIT. La domanda posta fin dall’inizio era molto chiara: come si può migliorare l’interazione uomo-macchina? Vediamo in questo articolo come hanno risposto i ragazzi di Camplus e intervistiamo i vincitori per scoprire qualche curiosità in più.
5 GRUPPI, 4 GIUDICI E 2 MESI PER 1 PROGETTO
Il task specifico a cui hanno risposto gli studenti, tra le diverse espressioni della bionica, aveva un focus sulle tecnologie riabilitative e assistive (come le protesi o gli esoscheletri bionici). Nei due mesi che hanno avuto a disposizione per ideare i loro prototipi, i gruppi sono stati seguiti e assistiti da Federico Tessari (PhD, Senior Postdoc @ MIT, Cambridge, USA) che ha poi anche fatto parte della giuria, insieme a:
- Stephan Stansfield, PhD Student @ MIT, Cambridge, USA
- Samuel Stedman, Senior Robotics Engineer @ Dyson, Bristol, UK
- Anna Bucchieri, Researcher @ CNRS, Nancy, France
Ciascun team poteva essere formato da 3 o 4 persone, di cui almeno una frequentante un corso di laurea magistrale. Da tutti i Camplus d’Italia, i gruppi che hanno resistito fino alla fine del contest sono:
TURIN BIOTRONICS con SENSOR FUSION FOR OSTEOPOROSIS MONITORING
Da Camplus Bernini, Torino: Camilla Cardaci, Ida Fiamingo, Daniele Russo, Mariateresa Ursi
“L’OSTEOPOROSI è una malattia causata da una riduzione della densità minerale ossea (BMD), che compromette significativamente la qualità della vita influenzando la funzione muscolare e il controllo posturale, aumentando così il rischio di cadute e fratture.
Il nostro studio mira a sviluppare e validare un sistema di sensori indossabili in grado di monitorare alcuni indicatori macroscopici della patologia in esame. Al fine di validare il nostro proof-of-concept, abbiamo anche reclutato due soggetti sani e uno osteopenico.
Le potenzialità del nostro prototipo sono il monitoraggio e la gestione remota dell’osteoporosi, offrendo una soluzione user-friendly (in particolare a supporto della popolazione anziana ormai globalmente in crescita). Infatti, il nostro studio di ricerca si inserisce in un contesto socio-sanitario in cui il telemonitoring sta prendendo sempre più piede nell’ambito dell’healthcare, in modo da garantire un’assistenza continua e di qualità, lato paziente e snellire il lavoro e la burocrazia, lato clinico”.
BIONEERS con DEETO
Da Camplus Turro, Milano: Carlo Collodel, Margherita Palitta, Alessandro Rinaldi, Lorenzo Toschi
“Deeto è un SESTO DITO BIONICO azionato tramite un pedale wireless, concepito come ausilio per i pianisti. Il suo scopo è aumentare l’estensione della mano, o[rendo nuove possibilità tecniche e artistiche al pianoforte.
Volevamo che Deeto rispettasse requisiti di:
- leggerezza,
- potenza,
- stabilità,
- rapidità e
- facilità di azionamento
Siamo giunti così all’idea di un prototipo formato da:
- un guanto per l’integrazione con la mano
- un dito realizzato con plastilina, materiale di densità simile al tessuto umano, che si configura come unica falange
- un motore DC come attuatore
- un microcontrollore
Questa realtà viene accompagnata dall’idea che Deeto possa configurarsi, nel campo della riabilitazione, anche come protesi: non solo pianisti che hanno perso un dito in incidenti apprenderebbero un nuovo modo di suonare il pianoforte, ma anche persone lontane da questo strumento a causa di menomazioni alla mano potrebbero avvicinarvisi”.
ASIMOV’S FIRST LAW con HAMM: HYDRAULIC ARTIFICIAL MAGNETIC MUSCLE
Da Camplus Lambrate, Milano: Francesco Ambesi Impiombato, Irene Atlante, Emanuele Boccolini, Giuseppe Martella
“ HAMM è la nostra idea di INNOVAZIONE DEGLI ATTUATORI SOFFICI.
Gli attuatori soffici sono ancora poco implementati ma c’è molta ricerca nella loro direzione. Si distinguono per:
- il notevole rapporto peso-potenza e
- per le loro caratteristiche a[ini ai muscoli
Per il momento però non sono in grado di sostenere grandi carichi e peccano di precisione: motivo per cui fino ad oggi sono sempre stati preferiti i tradizionali attuatori elettromeccanici. Con la recente scoperta di materiali innovativi, in grado di conferire maggiore resistenza ai muscoli soffici, si stanno facendo notevoli passi avanti nel loro sviluppo.
Anche noi abbiamo fatto un piccolo passo avanti: abbiamo aggiunto al muscolo Mckibben, il più semplice dei soft actuators, dei magneti permanenti che interagendo favoriscono proprietà isometriche, tradizionale punto debole del muscolo”.
JUMPY JEDIS con LEAPLOCK
Da Camplus Lambrate, Milano: Anna Bertolino, Massimo Bruscaglioni, Francesco Giglio, Elisabetta Tuccio
“Per i pazienti a[etti da PARKINSON, sul mercato, esistono delle “posate intelligenti” che rivelano i tremori e si adattano automaticamente risultando stabili. Con la ricerca, ci siamo accorti che a queste posate manca un sistema in grado di fornire la funzionalità di bloccaggio automatico e che ciò limita considerevolmente la varietà di alimenti che un paziente può assumere. Così, lo abbiamo creato noi! Sapendo che il nostro lavoro ha un impatto psicologico notevole perché restituisce autonomia (e più scelta tra i cibi) a chi è a[etto da tremori”.
BIONICLES con DYNAMIC MAD
Da Camplus Lambrate, Milano: Fabio Graziano, Simone Rizzo, Giuseppe Russo, Giorgio Sidari
“Ǫuando si parla di APNEE NOTTURNE si fa riferimento ad una condizione medica caratterizzata da interruzioni nella respirazione durante il sonno, dovute all’ostruzione delle vie aeree. Con una ricerca, abbiamo scoperto che è un problema molto più di[uso di quanto immaginassimo e abbiamo ideato un dispositivo per prevenirle che risolvesse alcune criticità dei macchinari già esistenti”.
INTERVISTA AI VINCITORI
La Giuria si è mostrata davvero stupita che in così poco tempo siano emerse idee così innovative, con una base teorica tanto dettagliata e prototipi fisici ben riusciti.
Come in ogni gara, però, a vincere è solo uno e questa volta il premio è stato conquistato dai Bionicles.
IDEA: com’è nata?
“Tutte le idee che ci venivano erano già state create: avevamo pensato a un tutore per supporto alla riabilitazione nei traumi, a un bastone che compensasse la camminata e anche a un sistema che aiutasse chi so[re di disgrafia. Niente da fare, nessuna di queste era la giusta risposta per il contest.
Poi, una sera, in una delle aule studio del Camplus ci siamo messi a scherzare con gli altri studenti riguardo una caratteristica che rende detestabile anche il migliore dei coinquilini: russare rumorosamente. Da lì, per associazione di idee, abbiamo pensato a un altro problema che disturba il sonno di molti: le apnee notturne. Abbiamo deciso di lavorare su queste”.
SVOLGIMENTO: quali sono stati gli step successivi?
“Per sviluppare il prototipo, abbiamo seguito le domande “linea-guida” fornite all’inizio della
gara:
1. Quale problema risolve il progetto?
2. Quale è il potenziale impatto?
3. Come si può trasformare l’idea in un dispositivo fisico?
4. Quali sono gli aspetti positivi del prototipo e quali quelli migliorabili?
Rispondendo a queste, il progetto ha preso vita: dai paper (fondamentali per un giusto supporto
teorico a quanto abbiamo creato) al prototipo fisico”
LAVORO DI GRUPPO: è stato difficile organizzarvi?
“Avendo chiaro il problema, ognuno di noi sapeva quali erano i propri punti di forza da sfruttare per dare quel qualcosa in più al progetto quindi la divisione dei compiti è stata abbastanza naturale. Insieme siamo anche riusciti ad affrontare con il sorriso (allentando uno la tensione dell’altro) il brivido più grande di tutti: presentare la “live demo”. Ovvero, mostrare in diretta il funzionamento del nostro progetto con il terrore che, essendo ancora solo il prototipo inziale, potesse non funzionare al primo tentativo“
FUTURO: Boston e poi?
“Aver vinto è certamente una grande soddisfazione. Siamo molto felici e stiamo già iniziando a fantasticare su cosa faremo una volta a Boston. Per quanto riguarda il futuro del nostro progetto: l’idea è buona e non c’è sul mercato, abbiamo intenzione di brevettarla. Federico Tessari ci ha segnalato alcuni aspetti da approfondire e dei dettagli da migliorare; finita la sessione estiva, ci lavoriamo di sicuro! A quel punto gli step saranno contattare il consulente dei brevetti e presentare il nostro progetto con un report, sicuramente lo faremo!”
ESSERI UMANI E ROBOT: perché i primi sono migliori dei secondi?
Bionicles, una grande affermazione fatta all’inizio dei contest è che gli esseri umani sono migliori dei robot. Voi come la pensate a riguardo?
“Un motore è molto più forte di un muscolo umano ma gli esseri umani sono estremamente più efficienti. L’essere umano è controllato da un cervello, un robot da un computer: le connessioni di un cervello sono decisamente migliori, basti pensare che per descrivere 1𝑚𝑚! di cervello umano sono serviti anni e anni di ricerca e tantissima energia”.
L’idea che gli esseri umani siano più e9icienti dei robot, come si sposa con le catastrofiche prospettive di futuri distopici in cui le macchine conquisteranno il mondo? Ci sono anche problemi legati all’etica in questo crescente sviluppo? Secondo voi qual è il punto?
“Il punto è che vanno educati i bambini su questi temi. In alcune scuole più all’avanguardia di Milano, già esistono insegnamenti come “educazione robotica” e già si usano tecniche di collaborazione con le macchine per sviluppare capacità di problem solving più interattive: è necessario continuare a lavorare in questa direzione. Fare previsioni sul futuro è difficile, tant’è vero che 2 anni fa si pensava che ChatGPT 4 sarebbe arrivato tra 20 anni.
Per ora, per quel che vale, possiamo dire che si può creare una macchina intelligente ma non che sia cosciente come noi: sappiamo ancora troppo poco della nostra stessa architettura”.
Articolo a cura di Sabrina Stortini, Camplus Lambrate – Milano