MIT: un robot in grado di darvi delle dita in più

MIT RobotGirare un cacciavite, rimuovere il tappo da una bottiglia, sbucciare una banana sono solo alcuni semplici compiti difficili però da realizzare con una sola mano. Ora un nuovo robot montato sul polso è in grado di dare una mano – o meglio, le dita.

I ricercatori del MIT hanno sviluppato un robot che esalta la presa della mano umana. Il dispositivo, indossato attorno al proprio polso, funziona essenzialmente come due dita in più adiacenti al mignolo e al pollice. Un nuovo algoritmo di controllo gli permette di muoversi in sincronia con le dita di chi lo indossa in modo da afferrare oggetti di varie forme e dimensione. Indossando il robot, un utente potrebbe utilizzare una mano, per esempio, per tenere la base di una bottiglia mentre sta svitando il tappo.

“Si tratta di un modo estremamente intuitivo e naturale di muovere le dita robotiche,” dice Harry Asada, Ford Professor of Engineering presso il dipartimento di Ingegneria meccanica del MIT. “Non c’è bisogno di comandare il robot, ma semplicemente spostare in modo naturale le dita. Poi le dita robotiche reagiscono e assistono le dita.”

In definitiva, con un po’ di allenamento le persone potranno percepire le dita robotiche come parte del loro corpo – “come uno strumento che si è utilizzato per lungo tempo, si sente il robot come una estensione della propria mano.” Asada spera che il robot a due dita possa assistere le persone con una manualità limitata nello svolgimento delle attività domestiche di routine, come l’apertura di barattoli e il sollevamento di oggetti pesanti. Lui e la studente Faye Wu hanno presentato una relazione sul robot questa settimana alla conferenza Robotics: Science and Systems di Berkeley, California.

Sinergia biomeccanica

Il robot,che i ricercatori hanno soprannominato “supernumerary robotic fingers” (dita robotiche in soprannumero), consiste di attuatori collegati insieme per esercitare forze forti come quelle delle dita umane durante il movimento di presa.

Per sviluppare un algoritmo per coordinare le dita robotiche con una mano umana, i ricercatori hanno prima di tutto guardato alla fisiologia dei gesti delle mani, apprendendo che le cinque dita di una mano sono altamente coordinate. Mentre una mano può raggiungere e afferrare un’arancia in un modo diverso rispetto, ad esempio, ad una tazza, solo due modelli generali di moto sono usati per afferrare oggetti: portare le dita insieme e ruotarle verso l’interno. La presa di qualsiasi oggetto può essere spiegata attraverso una combinazione di questi due modelli.

I ricercatori hanno ipotizzato che una simile “sinergia biomeccanica” può esistere non solo tra le cinque dita umane, ma anche tra sette. Per verificare l’ipotesi, Wu ha indossato un guanto dotato di sensori di registrazione della posizione, e attacca al suo braccio con un tutore leggero. Ha poi rovistato nel laboratorio alla ricerca di oggetti comuni, come una scatola di biscotti, una bottiglia di soda e un pallone da calcio.

Wu ha afferrato ogni oggetto con la mano, poi manualmente posizionato le dita robotiche per sostenere l’oggetto. Ha registrato sia la mano e che le dita robotiche più volte con vari oggetti, poi analizzato i dati, e ha scoperto che ogni presa può essere spiegata da una combinazione di due o tre modelli generali tra tutte le sette dita.

I ricercatori hanno utilizzato queste informazioni per sviluppare un algoritmo di controllo per correlare le posizioni delle due dita robotiche con quelli delle cinque dita umane. Asada spiega che l’algoritmo essenzialmente “insegna” al robot di assumere una certa postura che l’uomo si aspetta che il robot prenda.

Portare i robot più vicini agli umani

Per adesso, il robot imita la presa di una mano, chiudendosi e aprendosi in risposta alle dita umane. Ma Wu vorrebbe far fare al robot un passo avanti, controllando non solo la posizione, ma anche la forza.

“In questo momento esaminando la postura, ma non è tutto qui,” dice Wu. “Ci sono altre cose che rendono una presa stabile. Con un oggetto che sembra piccolo, ma è pesante, o è scivoloso, la postura sarebbe la stessa, ma la forza sarebbe diverso, come potrebbe adattarsi a questa situazione? Questa è la prossima cosa che studieremo.”

Wu osserva anche che certi gesti – come afferrare una mela – possono differire leggermente da persona a persona e, in ultima analisi, un aiuto robotico dovrebbe tener conto anche delle preferenze personali nell’afferrare. A tal fine, si prevede lo sviluppo di una raccolta di correlazioni fra gesti umani e robotici. Potrebbe imparare ad adattarsi a soddisfare meglio le preferenze dell’utente. Paragona questa macchina che impara a quella dei sistemi di comandi vocali, come Siri di Apple.

“Dopo averlo utilizzato per un po’, inizia ad utilizzare la tua pronuncia in modo da sintonizzarsi con il tuo particolare accento,” dice Wu. “A lungo termine, la nostra tecnologia può essere simile, dove il robot si può regolare ed adattarsi a te.”

“Tutto ciò apre nuovi orizzonti sulla questione di come gli esseri umani e i robot interagiscono,” afferma Matthew Mason, direttore del Robotics Institute della Carnegie Mellon University, non coinvolto nella ricerca. “E’ una visione nuova e si aggiunge ai molti modi in cui la robotica può cambiare la percezione di noi stessi.”

Asada dice che il robot può anche essere ridotto ad una forma meno ingombrante.

“Questo è un prototipo, ma siamo in grado di ridurne le dimensioni fino a un terzo e renderlo pieghevole,” spiega Asada. “Potremmo inserirlo in un orologio o un braccialetto da dove far uscire le dita, e quando il lavoro è completato, tornano nell’orologio. I robot indossabili sono un modo per portarli più vicino alla nostra vita quotidiana.”

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