L’Utenza Debole: Tecnologie per la Riabilitazione e l’Assistenza 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 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

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

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)!!

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

Sistemi robotici per la R&A esistenti GAIT-PATTERN ADAPTATION OF THE ROBOTIC ORTHOSIS "LOKOMAT“ Hocoma (CH)

Sistemi robotici per la R&A esistenti MIME: Robot-assisted therapy workstation configured for a subject with right hemiparesis. Stanford University (USA)

Sistemi robotici per la R&A esistenti The robotic wheelchair MAid(DE-IT)

Sistemi robotici per la R&A esistenti Assistive Robotic Manipulator (ARM) Manus mobile rehabilation robot(NL)

Limitazioni Riabilitazione: Assistenza: attuatori, sicurezza sistemi di controllo mobilità Autonomia personale Interfaccia utente

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

Ricerche in corso RoboKnee Yobotics - Michigan University (USA) Assistenza per la vita autonoma Arts Lab Scuola Superiore Sant’Anna Pisa(IT)

Muscle Suit - Tokyo University (JP) Ricerche in corso Muscle Suit - Tokyo University (JP) Progetto GRAB (Programma IST della Comunità Europea)

Tematiche da approfondire per la R&A Multimodal Interfaces Algoritmi di controllo Dispositivi aptici

Alcune Iniziative FUS-ROB Teseo TINA Itec WireBot

Progetto Teseo (ENEA-Fondazione S. Lucia )

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.

ITEC (ENEA-Università di Verona) Il Robot Puma 560 usato negli esperimenti

WiRo (ENEA- Politecnico di Torino) Schema di Wiro 6.3 e il dispositivo di verifica a 3 cordini

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