Nuovi progressi nello sviluppo del tatto artificiale grazie al sensore soft in grado di rilevare l’interazione con oggetti e superfici

Rilevare l’intensità e la localizzazione della forza di contatto nell’interazione con un oggetto o con una superficie attraverso un sensore tattile soft, in grado di adattarsi alla forma di vari sistemi robotici. I più recenti progressi nello sviluppo del tatto artificiale, pubblicati sulla rivista “Soft Robotics Journal”, sono illustrati nello studio coordinato dall’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna e dall’Istituto Italiano di Tecnologia, in collaborazione con l’Università Campus Bio-Medico di Roma, il Politecnico di Milano e l’Università Ca’ Foscari di Venezia.
Grazie alle sinergie sviluppate con i progetti di ricerca Parloma, finanziato dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, Imeros, finanziato dalla Regione Toscana, e SENSE-RISC, finanziato da Inail, il nuovo sensore tattile artificiale potrà essere utilizzato in ambiti differenti, come, ad esempio, la robotica medica o indossabile, e la robotica collaborativa per Industria 4.0. 
Lo studio, condotto all’interno del Neuro-Robotic Touch Lab dell’Istituto di BioRobotica coordinato dal Prof. Calogero Oddo, è basato sulla modellazione numerica mediante metodo FEM combinata a intelligenza artificiale, tematiche di ricerca fondamentali anche nell’ambito del programma di attività del Dipartimento di Eccellenza in Robotics & AI, approvato dal MIUR. Questa metodologia ha permesso, da un lato, di ottimizzare la geometria del sistema e, dall’altro, di ottenere una migliore precisione, in modo da risolvere due aspetti fondamentali nello sviluppo di sensori di tatto artificiale in grado di restituire informazioni sempre più precise: l’intensità e la localizzazione della forza quando si tocca un oggetto o una superficie, per rendere più efficace la presa. Questa necessità si presenta, per esempio, quando un sistema robotico è chiamato ad afferrare un oggetto fragile o, invece, deve adattare in modo dinamico le posizioni delle dita.
“Il sensore tattile soft – spiega Luca Massari, primo autore dello studio, attualmente post-doc dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna e precedentemente borsista di ricerca dell’Università Ca’ Foscari di Venezia– rappresenta una tecnologia abilitante che potrà avere varie applicazioni in un’ottica di robotica collaborativa all’interno di scenari medici o industriali. Grazie alla sua natura soft, il sensore può adattarsi a diverse superfici, garantendo al contempo la localizzazione del contatto e la misurazione della forza di interazione”. Luca Massari sottolinea anche un altro aspetto di fondamentale importanza nello sviluppo del sensore tattile soft: l’utilizzo di fibre ottiche: “La presenza delle fibre ottiche per la misura presenta numerosi vantaggi, come per esempio la possibilità di distribuire i sensori su ampie aree di un braccio robotico, l’adattabilità e un’elevata sensibilità durante la manipolazione di oggetti”.
“Questo studio – commenta Edoardo Sinibaldi, ricercatore dell’Istituto Italiano di Tecnologia, che ha co-coordinato lo studio e supervisionato lo sviluppo del modello numerico usato per ottimizzare la progettazione dei sensori e l’addestramento degli algoritmi – sottolinea il valore aggiunto portato dall’integrazione tra modellazione numerica e intelligenza artificiale. Infatti, oltre a contenere il costo degli esperimenti, questo tipo di integrazione potrebbe contribuire a rendere spiegabile l’intelligenza artificiale, costruendo così fiducia attorno ad essa.”
“Questo lavoro, pubblicato su una rivista scientifica internazionale – dichiara la Prof.ssa Arianna Menciassi, co-autrice dello studio e prorettrice vicaria della Scuola Superiore Sant’Anna – conferma il valore strategico della collaborazione tra Università ed Enti di ricerca nazionali di eccellenza, come l’Istituto Italiano di Tecnologia, l’Università Campus Bio-Medico di Roma, il Politecnico di Milano e l’Università Ca’ Foscari di Venezia, con cui la Scuola Superiore Sant’Anna ha sviluppato importanti sinergie nell’ambito della bioingegneria, della robotica, delle strumentazioni di misura e delle tecnologie assistive. Conferma altresì il valore della sinergia che può crearsi tra diversi progetti finanziati, a livello nazionale ed internazionale, spesso caratterizzati da obiettivi diversi ma sempre più legati dal bisogno di tecnologie abilitanti comuni, quali le tecnologie di sensing soft ed adattabili”.