Robotica per la Riabilitazione e l`Assistenza

L’Utenza Debole:
Tecnologie per la Riabilitazione e
l’Assistenza
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Jorge Manzano
Sezione Robotica - Unità Tecnico Scientifica Fusione
ENEA
I giovedì della Cultura Scientifica: Applicazioni e tecnologie
dei Sistemi Robotici Intelligenti
Centro Ricerche Casaccia 23/9/2004
Sommario
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Introduzione
Riabilitazione e Assistenza
Robotica di Servizio
Sistemi robotici per la R&A esistenti
Limitazioni
Prospettive della Robotica nella R&A
Ricerche in corso
Alcune Iniziative FUS-ROB
Conclusioni
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Introduzione
• Menomazione - Disabilità - Handicap
• Disabilità: congenita, acquisita (trauma, patologie,
invecchiamento)
• Il numero dei disabili è in aumento a causa
dell’invecchiamento della popolazione e della
diminuzione dell’indice di mortalità in alcune patologie
(ictus, infarto)
• Il numero dei disabili in Italia è poco più di 2.800.000, di
cui circa 2.000.000 sono anziani
• La percentuale degli anziani con perdita di autonomia
funzionale è del 20 % circa per + 65 anni e del 50% per
+ 80 anni (dati per l’Italia del 2002)
• Disabilità - Handicap
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Riabilitazione e Assistenza (R&A)
• Medicina Riabilitativa: ha per scopo restituire ad
una persona un ottimo livello di funzionalità
fisica, mentale e sociale. Interessa numerosi
specialisti non solo del settore medico, ma fisico,
matematico ed ingegneristico-medico. Sono
impiegate apposite attrezzature (meccaniche,
elettromeccaniche ed in alcuni casi robotiche)
• Assistenza: uso di protesi e ortesi, terapia
occupazionale, eliminazione delle barriere
architettoniche, carrozzelle motorizzate,
deambulatori, letti meccanizzati,ecc. Aiuto da
parte di altre persone (familiari, infermieri)!!
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Robotica di servizio
• I sistemi robotici per la R&A (robot di
servizio o robot avanzati) hanno requisiti
diversi da quelli industriali:
– Ambiente di Lavoro
– Forze
– Task
– Velocità
– Spazio di lavoro - utenti
– Sicurezza
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Sistemi robotici per la R&A esistenti
• GAIT-PATTERN ADAPTATION
OF THE ROBOTIC ORTHOSIS
"LOKOMAT“ Hocoma (CH)
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Sistemi robotici per la R&A esistenti
• MIME: Robot-assisted therapy workstation
configured for a subject with right hemiparesis.
Stanford University (USA)
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Sistemi robotici per la R&A esistenti
• The robotic
wheelchair
MAid(DE-IT)
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Sistemi robotici per la R&A esistenti
• Assistive Robotic
Manipulator (ARM) Manus
mobile rehabilation robot(NL)
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Limitazioni
• Riabilitazione:
– attuatori,
– sicurezza
• Assistenza:
– sistemi di controllo
– mobilità
– Autonomia personale
– Interfaccia utente
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Robotica-Meccatronica-ICT e R&A
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Personal Assistant
Carrozzelle autonome
Case intelligenti
Somministrazione di medicinali
Ortesi attive: gambe, braccia, isoscheletro
Protesi attive
• Computer vision, trajectory planning, obstacle avoidance,
multimodal user interface
• Nuovi attuatori (muscoli pneumatici, muscoli artificiali)
• Algoritmi di controllo: riabilitazione robotica, ortesi, teleoperazione
• Usabilità, affidabilità, riduzione del rischio (dependability)
• Biomeccanica: generazione di traiettorie per l’andatura,
riconoscimento delle intenzioni dell’utente (letto robotizzato)
• Dispositivi aptici a minore costo e con maggiore destrezza
• Sensori: meno invasivi, tecniche di fusione sensoriale
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Ricerche in corso
• RoboKnee
• Yobotics - Michigan University
(USA)
• Assistenza per la vita autonoma
• Arts Lab Scuola Superiore
Sant’Anna Pisa(IT)
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Ricerche in corso
• Muscle Suit - Tokyo University (JP)
• Progetto GRAB (Programma
IST della Comunità Europea)
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Tematiche da approfondire per la R&A
• Multimodal Interfaces
• Algoritmi di controllo
• Dispositivi aptici
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Alcune Iniziative FUS-ROB
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Teseo
TINA
Itec
WireBot
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Progetto Teseo (ENEA-Fondazione S. Lucia )
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ITEC (ENEA-Università di Verona)
• Master: CyberForce, fixed manipulator, 6 DOF (3 actuated).
Placed at Rome.
• Slave: a Puma 560 robot at Verona (600 km away from
master), with a 6-axis force sensor.
• Communication Channel: Internet connection using UDP
protocol.
• A webcam allows remote vision
•Task: touch a flexible membrane attached in a rigid structure.
• Performance measures: perceived impedance and real
impedance at the slave side.
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ITEC (ENEA-Università di Verona)
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Il Robot Puma 560 usato negli esperimenti
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WiRo (ENEA- Politecnico di Torino)
• Schema di Wiro 6.3 e il
dispositivo di verifica a
3 cordini
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Conclusioni
• Una cospicua fascia di popolazione (la cui percentuale è
destinata ad aumentare nei prossimi decenni) necessita
di prestazioni di medicina riabilitativa e di sistemi di
assistenza in grado di consentire una vita autonoma.
• Le tecnologie robotiche, meccatroniche e
dell’informazione possono fornire valide risposte a
questa domanda.
• Soddisfare i bisogni di questo settore di popolazione ha
una forte rilevanza sociale
• Non va trascurato inoltre che costituisce un settore di
rilevante potere d’acquisto.
• Sono state identificate le tematiche da approfondire,
nell’ambito della ricerca robotica, per la realizzazione di
prodotti per il consumo di massa
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