Robot indossabili migliorano la coordinazione motoria: uno studio internazionale su Science Robotics

La robotica indossabile potrebbe aprire nuove prospettive nella collaborazione tra persone. Uno studio pubblicato sulla rivista Science Robotics mostra infatti che la connessione fisica mediata da robot indossabili è in grado di migliorare la coordinazione motoria tra individui impegnati in un’attività condivisa.

La ricerca è stata coordinata dall’Università Campus BioMedico di Roma nell’ambito del progetto europeo CONBOTS (“Connected through Robots”), finanziato dall’Unione Europea con circa 5 milioni di euro attraverso il programma Horizon 2020.

Al progetto hanno collaborato anche la Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa, lo spin-off IUVO, il Consiglio Nazionale delle Ricerche, la Newcastle University nel Regno Unito e la Università di Gand in Belgio.

Esoscheletri per “connettere” i musicisti

Il team di ricerca ha sviluppato una coppia di esoscheletri indossabili per gli arti superiori capaci di rilevare i movimenti di due violinisti e trasmettere feedback di forza proporzionali alle differenze tra i loro gesti.

In questo modo i dispositivi consentono ai musicisti di percepire fisicamente i movimenti del partner, simulando una forma di contatto diretto anche quando i due esecutori non si toccano.

Lo studio è stato coordinato dal professor Domenico Formica e rappresenta uno dei primi esempi di robotica progettata per mediare la comunicazione fisica tra individui.

Il ruolo del feedback aptico

Il meccanismo alla base dell’esperimento è il cosiddetto feedback aptico, cioè la percezione tattile e delle forze fisiche.

Secondo i ricercatori, questo canale sensoriale consente di trasmettere informazioni sul movimento in modo diretto e immediato, permettendo alle persone di adattare i propri gesti in maniera quasi automatica.

Come spiega Francesco Di Tommaso, autore corrispondente dello studio, il sistema motorio umano è in grado di integrare queste informazioni in modo estremamente efficiente anche in persone altamente addestrate, come i musicisti professionisti.

Il test con violinisti amatoriali e professionisti

Il sistema è stato sperimentato con venti coppie di violinisti – dieci amatoriali e dieci professionisti – che hanno eseguito un brano musicale in quattro diverse condizioni sensoriali:

• solo udito
• udito e vista
• udito e feedback aptico
• udito, vista e aptica combinati

I partecipanti non avevano esperienza con gli esoscheletri e non sapevano di essere fisicamente connessi.

I risultati hanno mostrato che la presenza del feedback aptico migliorava significativamente la coordinazione dei movimenti: i musicisti sincronizzavano meglio la posizione degli archetti e allineavano con maggiore precisione i movimenti delle braccia.

In alcuni casi il contributo del feedback di forza si è dimostrato persino più efficace delle sole informazioni visive.

Applicazioni oltre la musica

Gli esoscheletri utilizzati nello studio sono stati progettati dal gruppo guidato dal professor Nicola Vitiello della Scuola Superiore Sant’Anna. Secondo i ricercatori, queste tecnologie potrebbero trovare applicazione in numerosi ambiti.

Tra i possibili scenari futuri vi sono:

apprendimento motorio collaborativo

allenamento sportivo o artistico

riabilitazione motoria con interazione tra terapista e paziente

Come sottolinea il musicologo Marc Leman dell’Università di Gand, la possibilità di percepire fisicamente i movimenti dell’altro potrebbe trasformare il modo in cui le persone collaborano in attività che richiedono un’elevata sincronizzazione.

Secondo il coordinatore dello studio, questa ricerca rappresenta un primo passo verso sistemi robotici capaci di connettere fisicamente gli individui, migliorando coordinazione, apprendimento e processi riabilitativi.