Robotica: nuove opportunità e tecnologie per il supporto all'uomo

Prof. Claudio MelchiorriDEIS - Dipartimento di Elettronica,Informatica e Sistemistica

Università degli studi di BolognaTel: 051 20903034 - Email: cmelchiorri@deis.unibo.it

Prof. Stefano CaselliDII - Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione

Università degli studi di ParmaTel: 0521 905724 - Email: caselli@ce.unipr.it

Sommario della presentazione

1. Robotica nell’industria: scenari e stato dell’arte

2. Verso una nuova robotica “di servizio”

3. Progetti LARER (sedi di BO, PR, RE):

• Robotica di ausilio alla persona

• Robotica e medicina

• Dispositivi Haptic

• HRI (Human Robot Interaction)

• Visione applicata alla robotica

4. Conclusioni

I robot nell’industria

Verso una nuova robotica “diservizio”

Robot che operano in modo autonomo o semiautonomo, spesso in presenza o interagendo direttamente con esseri umani, in ambienti in genere non strutturati.

Prospettive di sviluppo(Fonte: EUROP 2005)

Non per compiti di produzione!!

Household robots

Electrolux (SWE)

Dyson-DC06Uno dei robot “domestici” piu` avanzati. Aspira la polvere e lava i pavimenti in completa autonomia.

Robomow RL500 “Giardiniere” automatico, si muoveautonomamente falciandoun’area grande come un campo da tennis

Entertainment RobotsASIMO (2003-)

QRIO (2004-)

AIBO (1998-)

iRobot My Real Baby (1999)

Nursing Robots

Altri esempi1. Robot per l’educazione2. Robot per la riabilitazione3. Robot per il training4. Robot in applicazioni militari5. Robot nello spazio6. …. Museum Guide (G)Robonaut (USA)

Window cleaner (G)

Spirit & Opportunity (USA)

Autofill

Progetti LARER1. Robotica di ausilio alla persona

− Robotica mobile per l’assistenza− Dispositivi robotici per la manipolazione ad elevata destrezza

2. Robotica e medicina− Sistemi di chirurgia robotica− Simulatori per il training chirurgico− Dispositivi protesici (mani)

3. Dispositivi Haptic4. HRI (Human Robot Interaction)

− Telemanipolazione− Programming by Demonstration− Pianificazione del moto (supporto al Virtual Prototyping)

5. Visione applicata alla robotica− Visual Servoing− People Detection

1. Robotica di ausilio alla personaProgetto di robotica per l’assistenza

• compresenza di robot e persone• sicurezza e dependability

• progetto architettura di controllo• funzionamento in tempo reale• scalabilità, manutenibilità• tecnologie open

1. Robotica di ausilio alla personaSistemi robotici ad elevata destrezza

Organi di presa robotici (mani) per la manipolazione fine:

• Struttura antropomorfa

• Elevate flessibilità e capacità funzionali

• Compatibili con ambienti/strumentidestinati all’uomo (no interfaccestandard)

• Telemanipolazione diretta

2. Robotica per la medicinaLe principali applicazioni di robot in campo medico

sono:• Aiuto a disabili,• Operazioni chirurgiche,• Diagnosi,• Training di specialisti.

2. Robotica per la medicina

• Rilevante interesse per applicazione di robot in operazioni di chirurgia e microchirurgia, (p.e. all’occhio).

• I movimenti dell’operatore sono “ridotti” per operazioni di alta precisione, con la possibilità in ogni caso della “telepresenza”.

• Sistemi di training

• Uso di “realtà virtuale”, sistemi “haptic”, visione 3D, sistemi di pianificazione automatica

3. Dispositivi hapticDispositivi per l’interazione di forza trauomo e robot:

• Sistemi per realtà virtuale (es. simulatori - training)

• Prototipazione virtuale di sistemifisici (-> HRI)

• Interfacce operatore/PC (ausilio per non vedenti, CAD)

4. HRI (Human Robot Interaction)Pianificazione MotoPossibile utilizzo anche per virtual prototyping:Manipolare, assemblare, usare, manutenere prodotti meccanici prima

della loro esistenza fisica.Pianificare operazioni di fabbricazione e manutenzione mentre i prodotti

sono in progettazione.Progettare i sistemi di fabbricazione e maintenance assieme ai prodotti.Alcuni esempi con OOPS:

• alpha problem• pianificazione per il mondo reale• pianificazione di presa

4. HRI (Human Robot Interaction)Programming by Demonstration

Obiettivo: apprendere le operazioni per poi eseguire il compito complessivoIl PbD segue il modello “teaching by showing”:

• Presentazione del compito• Riconoscimento delle operazioni elementari (stato, traiettorie)• Generazione del compito finale per il robot

Utilizzo di opportune interfacce (guanti per VR, tracker 3D), ambienti VR, ambienti di simulazione

4. HRI (Human Robot Interaction)Telemanipolazione

DATA COMM.

Campi applicativi:• Operazioni in ambienti remoti pericolosi• Usualmente, solo una retroazione visiva è

fornita all’operatore• La disponibilità di un ritorno di forza

permette di ridurre gli errori e riduce lo stress per l’operatore

DATA COMM.

5. Visione e roboticaPeople detection

6 Visione e robotica

Conclusioni

• Presentazione delle principali attività in robotica del LARER

• Robotica di servizio: un settore in crescita e con ottime prospettive

• Competenze LARER: consolidate da anni (a livello internazionale) nelle sedi di BO, PR, RE