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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: [email protected]
Prof. Stefano CaselliDII - Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione
Università degli studi di ParmaTel: 0521 905724 - Email: [email protected]
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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
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I robot nell’industria
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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!!
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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
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Entertainment RobotsASIMO (2003-)
QRIO (2004-)
AIBO (1998-)
iRobot My Real Baby (1999)
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Nursing Robots
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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)
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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
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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
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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
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2. Robotica per la medicinaLe principali applicazioni di robot in campo medico
sono:• Aiuto a disabili,• Operazioni chirurgiche,• Diagnosi,• Training di specialisti.
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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
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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)
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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
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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
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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.
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5. Visione e roboticaPeople detection
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6 Visione e robotica
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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