Nell’era dei robot le prospettive per apprendimento e riabilitazione fanno un bel salto in avanti. E a segnare l’inizio di quella che potremmo chiamare la ‘rivoluzione aptica’ è un esperimento che ha fatto il giro del mondo (la percezione aptica, per chi avesse qualche dubbio, è proprio il processo di riconoscimento degli oggetti attraverso il tatto, ndr).
Due esoscheletri Made in Italy hanno collegato una coppia di violinisti, replicando il contatto fisico diretto tra i due. Risultato? I feedback ‘robotici’ hanno migliorato la coordinazione motoria tra i musicisti rispetto al solo utilizzo delle informazioni visive e uditive, come si legge in uno studio che si è guadagnato la copertina di ‘Science Robotics’.
L’idea e il team
“Il progetto è stato ideato 5-6 anni fa e nasce da studi condotti con interazioni robotiche molto semplici”, racconta a LaSalute di LaPresse Domenico Formica dell’Unità di Ricerca di Neurofisiologia e Neuroingegneria dell’Interazione Uomo-Tecnologia (NeXTlab) dell’Università Campus Bio-Medico di Roma, coordinatore dello studio. “Poi abbiamo pensato di mettere alla prova il sistema con due compiti complessi: l’acquisizione della scrittura nei bambini e l’apprendimento di uno strumento musicale, in questo caso il violino. Questo studio è un primo passo verso sistemi che connettono fisicamente le persone, rafforzandone il coordinamento, l’apprendimento e la riabilitazione”, chiarisce Formica.
Il lavoro, coordinato dal Campus Bio-Medico di Roma con la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, ha coinvolto studiosi di Iuvo, Cnr, Università di Newcastle (UK) e Università di Gand (Belgio) ed è il risultato del progetto europeo Conbots (CONnected through roBOTS), finanziato dall’Unione Europea con quasi 5 milioni di euro nel programma Horizon 2020.
L’esperimento con gli esoscheletri
“Occorrevano robot che lasciassero le mani libere per suonare, così Sant’Anna e Iuvo hanno sviluppato degli esoscheletri ad hoc”, racconta Formica. L’esperimento è stato condotto in Belgio da due violinisti che hanno indossato esoscheletri per gli arti superiori in grado di percepire i movimenti l’uno dell’altro. Quando questi non coincidevano, i robot fornivano delle forze proporzionali alla differenza tra i movimenti.
In questo modo, gli esoscheletri consentivano di collegare virtualmente i due musicisti, permettendo loro di percepire fisicamente il movimento l’uno dell’altro e simulando un contatto fisico diretto. Ebbene, attraverso il contatto fisico, “abbiamo visto che il corpo può recepire e trasmettere informazioni legate al movimento e riesce a farlo in maniera molto efficace”. Una strategia che, segnala Formica, funziona “sia nel caso di musicisti di pari livello che di coppie maestro e allievo, per poter valutare il miglioramento delle performance”.
Nell’esperimento sono state coinvolte venti coppie di violinisti, dieci amatoriali e dieci di professionisti, che hanno eseguito un brano musicale in quattro condizioni sensoriali: solo udito; udito e vista; udito e aptica; udito, vista e aptica. I musicisti non avevano familiarità con gli esoscheletri e non era stato detto loro di essere fisicamente connessi. Ma in presenza del feedback aptico, la coordinazione è migliorata significativamente, con i violinisti che hanno allineato i movimenti delle braccia con maggiore precisione, sincronizzato le posizioni degli archetti e raggiungendo un miglior coordinamento. I miglioramenti più significativi si sono verificati quando tutti e tre i sensi sono stati combinati.
Oltre la musica
“Abbiamo condotto anche un esperimento sulla scrittura, senza usare esoscheletri ma con delle penne modificate ad hoc e messe in comunicazione fra loro”, aggiunge il ricercatore. “Questa volta c’erano un adulto e un bambino che doveva imparare a scrivere”.
I risultati suggeriscono che il feedback aptico può rappresentare una ‘chiave’ per consentire di adattarsi facilmente ai movimenti dell’altro. “Stiamo entrando in un’era in cui i robot possono mediare la comunicazione fisica tra esseri umani in modi completamente nuovi. In prospettiva – dice Formica – potremmo usare questo sistema per scopi che richiedono un allenamento per l’apprendimento in soggetti sani, ma anche nel riapprendimento in quanti hanno subito deficit o traumi, come ad esempio nel post-ictus o in caso di altri problemi neurologici”.
I vantaggi dell’aptica e dei robot indossabili
“L’aptica fornisce informazioni in un modo fondamentalmente diverso dalla vista”, chiarisce in una nota Francesco Di Tommaso, ricercatore post-dottorato presso l’Unità di Ricerca di Robotica Avanzata e Tecnologie Centrate sulla Persona del Campus e autore corrispondente dello studio. “I nostri risultati suggeriscono che il sistema motorio umano può integrare queste informazioni in modo molto efficiente, anche in artisti altamente qualificati”.
Per Nicola Vitiello, Rettore e responsabile del gruppo di ricerca della Scuola Superiore Sant’Anna che ha progettato gli esoscheletri per questo esperimento, i robot indossabili “potrebbero supportare l’allenamento collaborativo, l’apprendimento motorio e persino la riabilitazione, dove terapisti e pazienti potrebbero essere fisicamente connessi”.
Insomma, il futuro è segnato. “Immaginiamo scenari in cui abbiamo un terapista e un paziente che lavorano insieme, per moltiplicare l’efficacia della terapia. Un approccio che già abbiamo iniziato a testare a Chicago, con Francesco Di Tommaso ed esoscheletri di arto inferiore in pazienti con ictus”, conclude Formica. Un lavoro in corso che però già evidenzia tutte le potenzialità dell’interazione controllata con i robot. Oltre all’eccellenza della robotica Made in Italy.