L’Utenza Debole:

Tecnologie per la Riabilitazione e l’Assistenza

I giovedì della Cultura Scientifica: Applicazioni e tecnologie dei Sistemi Robotici Intelligenti

Centro Ricerche Casaccia 23/9/2004

• Jorge Manzano

• Sezione Robotica - Unità Tecnico Scientifica Fusione

ENEA

2

Sommario

• 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

3

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

4

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)!!

5

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

6

Sistemi robotici per la R&A esistenti

• GAIT-PATTERN ADAPTATION OF THE ROBOTIC ORTHOSIS "LOKOMAT“ Hocoma (CH)

7

Sistemi robotici per la R&A esistenti

• MIME: Robot-assisted therapy workstation configured for a subject with right hemiparesis. Stanford University (USA)

8

Sistemi robotici per la R&A esistenti

• The robotic wheelchair MAid(DE-IT)

9

Sistemi robotici per la R&A esistenti

• Assistive Robotic Manipulator (ARM) Manus mobile rehabilation robot(NL)

10

Limitazioni

• Riabilitazione: – attuatori, – sicurezza

• Assistenza: – sistemi di controllo – mobilità– Autonomia personale– Interfaccia utente

11

Robotica-Meccatronica-ICT e R&A

• 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

12

Ricerche in corso

• RoboKnee

• Yobotics - Michigan University (USA)

• Assistenza per la vita autonoma• Arts Lab Scuola Superiore

Sant’Anna Pisa(IT)

13

Ricerche in corso

• Progetto GRAB (Programma

IST della Comunità Europea)

• Muscle Suit - Tokyo University (JP)

14

Tematiche da approfondire per la R&A

• Multimodal Interfaces

• Algoritmi di controllo

• Dispositivi aptici

15

Alcune Iniziative FUS-ROB

• Teseo

• TINA

• Itec

• WireBot

16

Progetto Teseo (ENEA-Fondazione S. Lucia )

17

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.

18

•

Il Robot Puma 560 usato negli esperimenti

ITEC (ENEA-Università di Verona)

19

WiRo (ENEA- Politecnico di Torino)

• Schema di Wiro 6.3 e il dispositivo di verifica a 3 cordini

20

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