Source: Rice University News & Media

Tactile feedback adds ‘muscle sense’ to prosthetic hand

US, Italian researchers test ‘proprioceptive’ feedback with skin-stretch device

Engineers working to add “muscle sense” to prosthetic limbs found that tactile feedback on the skin allowed blindfolded test subjects to more than double their ability to discern the size of objects grasped with a prosthetic hand. The results will be presented next month in Germany by researchers from Rice University and the Research Center “E.Piaggio” of the University of Pisa and the Italian Institute of Technology (IIT).

“Humans have an innate sense of how the parts of their bodies are positioned, even if they can’t see them,” said Marcia O’Malley, professor of mechanical engineering at Rice. “This ‘muscle sense’ is what allows people to type on a keyboard, hold a cup, throw a ball, use a brake pedal and do countless other daily tasks.”

The scientific term for this muscle sense is proprioception, and O’Malley’s Mechatronics and Haptic Interfaces Lab (MAHI) has worked for years to develop technology that would allow amputees to receive proprioceptive feedback from artificial limbs.

Test subjects were more than twice as likely to correctly discern the size of grasped objects grasped with a prosthetic hand when they received haptic feedback from a simple skin-stretch device on the upper arm.
(Photo by Jeff Fitlow/Rice University)

In a new paper to be presented June 7 at the World Haptics 2017 conference in Fürstenfeldbruck, Germany, O’Malley and colleagues demonstrate that 18 able-bodied test subjects performed significantly better on size-discrimination tests with a prosthetic hand when they received haptic feedback from a simple skin-stretch device on the upper arm. The study is the first to test a prosthesis in combination with a skin-stretch rocking device for proprioception, and the work has been recognized as a finalist for best paper award at the conference.

An estimated 1.7 million people in the U.S. live with the loss of a limb. Traditional prostheses restore some day-to-day function, but very few provide sensory feedback. For the most part, an amputee today must see their prosthesis to properly operate it.

Improved computer processors, inexpensive sensors, vibrating motors from cellphones and other electronics have created new possibilities for adding tactile feedback, also known as haptics, to prosthetics, and O’Malley’s lab has done research in this area for more than a decade. -

 

See more at: http://news.rice.edu/2017/05/30/tactile-feedback-adds-muscle-sense-to-prosthetic-hand-2/#sthash.zmoCBf9Z.dpuf

NSF SCIENCE 360 - TOP STORY

Tactile feedback adds ‘muscle sense’ to prosthetic hand

Il Venerdì di Repubblica, 9 giugno 2017

Nel Museo arriva l'Homo Creatus

"Raccontare la Ricerca" arriva al Centro Piaggio. La Direttrice Arti Ahluwalia racconta come si ricerca in un ambiente internazionale e interdisciplinare, mentre Antonio Bicchi e Matteo Bianchi ci guidano fino alle nuove frontiere della Soft Robotics, la nuova robotica soffice che si adatta all'ambiente e alle persone che le stanno intorno.
 

La Stampa TuttoScienze del 21 giugno 2017

L'ultima Frontiera: I tessuti replicati

Andrea Caiti, professore di robotica subacquea al Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e ricercatore al Centro "E. Piaggio” ha ricevuto la nomina a "Fellow" dell'IEEE in occasione della conferenza Oceans’17, in corso in questi giorni ad Aberdeen, in Scozia, per i suoi contributi scientifici nel campo dell'acustica subacquea e della robotica marina.
Si tratta di un riconoscimento internazionale di grande prestigio che la IEEE, la più grande società dei ricercatori di ingegneria al mondo, conferisce a un numero molto ristretto e selezionato dei suoi membri. 

Dr. Andrés Díaz Lantada
Associate Professor
Department of Mechanical Engineering, Product Development Laboratory
Universidad Politécnica de Madrid

6, 13, 20 July 2017, h. 14.30
Room A27, School of Engineering, Largo L. Lazzarino 1, Pisa

Objectives: The course is aimed at presenting the benefits of systematic product development following the CDIO (conceive-design-implement-operate) approach and at providing participants with a set of methods, resources and cases of study linked to: i) creativity promotion tools including useful techniques for generating ideas and other integral methodologies such as TRIZ and lean canvas; ii) design processes oriented to 3D and 4D printing and to taking advantage of their capabilities towards smart bioinspired devices; and iii) multi-scale and multi-material manufacturing technologies for the creation of biomimetic systems and original biodevices.

The course includes the following seminars:

1. "Creativity promotion in systematic product development processes with the CDIO approach. Case study: Optimizing a hand prosthesis." - 3 hrs. 6 July

This seminar will provide a brief introduction to systematic product development methodologies, which help to promote the straightforward design and fabrication of innovative devices. The more relevant creative design stages and related creativity promotion techniques will be detailed and applied to a real case of study, so as to understand how creativity can be fostered along engineering projects.

2. "Introduction to 4D printing of morphing actuators and shape-shifting devices. Case study: Conceptual design of a 4D printable bioinspired robot".  - 3hrs. 13 July

This seminar will present the state-of-the-art of 3D and 4D printing and describe main alternatives for the creation of innovative products based on the possibilities offered by the more relevant 4D printing approaches. Different types of devices and actuators taking advantage of advances in this field will be presented. Finally, lean canvas will be presented as design method and adapted to the innovative design of bioinspired robots, which may benefit from the geometrical possibilities offered by 4D printing.

3. "Introduction to advanced manufacturing technologies for complex geometries. Case study: Conceptual design of a multi-scale organ-on-chip. Interactive group design projects".  - 4 hrs. 20 July.

This seminar will illustrate how different advanced manufacturing technologies can be combined for the generation of multi-scale and multi-material biodevices aimed at interacting with human cells and tissues for biomimetic modeling. The design and manufacture of complex bioinspired geometries for tissue engineering devices with enhanced functionalities will be described. Again, lean canvas will be used and combined with creativity promotion tools for the rapid design of innovative lab- & organ-on-chip concepts.

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Course given by: Dr. Andrés Díaz Lantada, Associate Professor

Affiliation: Universidad Politécnica de Madrid, Department of Mechanical Engineering, Product Development Laboratory, E-28006 Madrid, Spain.

E-mail:adiaz@etsii.upm.es

Homepage: http://www.upm.es

https://www.researchgate.net/profile/Andres_Diaz_Lantada

Research Interests: Prof. Díaz Lantada is actively researching in different areas related with product development, specially focused on the design of innovative medical devices, by combining rapid prototyping and 3D printing technologies, computer-aided design & engineering tools and active materials for improving diagnostic and therapeutic applications of biodevices. Recently he is aiming at exploring novel ways of interacting at a cellular level with the help of advanced design and manufacturing tools. Currently, he participates as UPM Principal Researcher in the EU Project “ToMax: Tool-less manufacture of complex geometries” (Factories of the Future) and as UPM Principal Researcher in the EU Project “UBORA: Euro-African Open Biomedical Engineering e-Platform for innovation through Education” (Support to policy and intl. coop.).

Memex, Rai Scuola

Intelligenza Artificiale, Radio24

Sabato 8 luglio

Inizia il suggestivo programma Intelligenza Artificiale - Radio24 di Federico Pedrocchi. Ed apre con un altrettanto evocativo Danilo De Rossi che ci racconta come per comprendere il comportamento intelligente e replicarlo nei robot sia necessario avere un corpo, e interagire empaticamente con gli uomini e con il mondo.

ascolta la puntata

Robot che lavorano insieme per un comune obiettivo, ed esibiscono un comportamento "intelligente", che dall'esterno sembrerebbe frutto di una scelta o di una programmazione, ma che invece emerge spontaneo da regole di comportamento basilari date a ciascun robot.

Ne parla Andrea Caiti, che guida il gruppo di robotica sottomarina al Centro Piaggio, ai microfoni di Radio24

Ascolta l'intervista

Radio24 - Intelligenza Artificiale

Quando possiamo definire un comportamento o una prestazione "intelligente" ? la coscienza, intesa come capacità di rielaborazione e riflessione su quel comportamento, sembra un requisito essenziale.

Ma è davvero così? 

Ciò che guida la ricerca al Centro Piaggio è un'idea opposta al razionalismo dominante: non possiamo costruire macchine con prestazoni intelligenti pianificandole in un programma, senza cioè che esse imparino ad averle. Non c'è intelligenza senza interazione con il mondo. e non c'è interazione con il mondo senza un apparato sensoriale e motorio. Per avere intelligenza, quindi, è necessario avere un corpo. 

"Natura non facit saltus" - Danilo De Rossi parla di una nuova visione della natura e dell'uomo e, quindi, di conseguenza, dell'artificiale.

ascolta l'intervista

ANSA.it - Industry4.0

Da ottobre arriva Jobot, robot tuttofare

E' un veicolo autonomo che si muove in uffici e fabbriche

Redazione ANSA MILANO 

(ANSA) - MILANO, 02 AGO - In autunno entrerà nelle aziende italiane Jobot, il robot tuttofare, collaborativo e low cost, che lavorerà al fianco degli operai svolgendo i suoi compiti in maniera autonoma. Jobot è il risultato di più di un anno di lavoro tra il Centro di ricerca "Enrico Piaggio" dell'Università di Pisa ed Eutronica, la newco innovativa creata da un gruppo di aziende che aderiscono alle rete "Percorsi Erratici" istituita dalle Camere di Commercio di Forlì-Cesena e Ravenna.

Si tratta di un veicolo autonomo che si può muovere in ambienti come gli uffici e le fabbriche. Una volta arrivato in ufficio, il robot acquisisce la mappa dell'ambiente ed è in grado di muoversi al suo interno, quindi di operare autonomamente, calcolare percorsi ottimali, evitare ostacoli imprevisti e riconoscere situazioni di potenziale pericolo.

"Ci sono già diversi ordini e l'idea è di vendere i primi venti Jobot a partire da ottobre", afferma Lucia Pallottino, vice direttrice del Centro di ricerca "Enrico Piaggio", interpellata dall'ANSA, sottolineando che "è un prodotto che manca sul mercato italiano, per quella fascia di prezzo intorno ai 10 mila euro". Attualmente infatti i prodotti presenti sul mercato "costano circa il triplo". "Jobot - conclude - sarà ulteriormente sviluppato. Si tratta di un singolo veicolo che ha la capacità di vivere con altri robot coordinandosi e migliorando il suo servizio". (ANSA).

Su  Changes Unipol Arti Ahluwalia ci parla di una legge fondamentale della biologia, che vale per tutti gli organismi viventi, dal topo alla balena, dalla tigre alla quercia. e di come dai nostri laboratori è arrivata la scoperta che è possibile far rispettare la medesima legge a colture di cellule in vitro destinate a costituire organi artificiali. Che significa questo? un futuro possibile senza sperimentazioni sugli animali.

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I Laboratori del Futuro Senza Cavie

di Roberto Valguarnera

Uno studio del centro di ricerca “Enrico Piaggio” dell’Università di Pisa sulle culture tridimensionali in vitro delle cellule apre la strada alla sperimentazione senza animali.

​Sono oltre duemila anni che l’essere umano fa ricorso alla vivisezione degli animali per le più svariate ragioni. Secondo il Corpus Hippocraticum, risalente al IV secolo avanti Cristo, la patria di questa pratica è stata la Grecia, culla della sperimentazione, della medicina e della filosofia. E proprio un filosofo, anzi il filosofo con la “f” maiuscola, Aristotele, secondo le cronache di allora, viviseziona un animale per indagarne il sistema nervoso e il cuore anche se il suo fine non era scientifico ma piuttosto legato al suo specifico campo di studi. Bisognerà attendere il periodo alessandrino perché si realizzi la prima stretta connessione fra medicina e sperimentazione animale. Da allora e fino a oggi, nei laboratori di tutto il mondo, le cavie sono state una presenza fissa. Il futuro, però, potrebbe essere ben diverso e la stretta relazione fra ricerca e cavie animali potrebbe per la prima volta non essere così scontata. 

Il merito di un passo avanti di questo tipo, dai chiari risvolti etici, è anche di Arti Ahluwalia, laurea in Fisica nella cittadina inglese di Bath, famosa per le sue terme romane, master a Manchester, dottorato di ricerca in Bioingegneria al Politecnico di Milano. La scienziata, nata in Kenia in una famiglia originaria di Punjub, la regione di confine fra Pakistan e India, di educazione britannica, è la prima donna alla guida del Centro di ricerca “Enrico Piaggio” dell’Università di Pisa, un’eccellenza tutta italiana specializzata in bioingegneria e robotica.

Proprio lei, cittadina del mondo, alla guida del suo team di scienziati “In-Vitro Models”, ha firmato dalle rive dell’Arno uno studio pubblicato dalla prestigiosa rivista Nature Scientific Reports, incentrato sull’applicazione di una legge della biologia, detta allometrica, a cellule che vengono coltivate in vitro all’interno di specifici ambienti artificiali che mimano l’architettura tri-dimensionale e le condizioni dinamiche in vivo. 

«Siamo gli unici in Europa capaci di combinare le leggi allometriche con questi modelli in grado di simulare la fisiologia umana. Nello specifico – spiega la professoressa Ahluwalia – ci siamo occupati della legge di Kleiber, una formula matematica che mette in relazione il metabolismo di un organismo vivente, ovvero la velocità di consumo di ossigeno, con la massa corporea. Secondo questa legge man mano che un organismo cresce di dimensioni il suo metabolismo e soprattutto la durata della sua vita si modificano in maniera prevedibile. Questo principio ha un risvolto molto utile nell’ambito della sperimentazione perché ci permette anche di calcolare il dosaggio corretto di un medicinale». Ma che c’entrano queste scoperte con la vivisezione? Presto detto. «Nella nostra ricerca – continua Ahluwalia – cerchiamo di sviluppare colture tridimensionali in-vitro di cellule di organi come il fegato o i polmoni che sono in grado di funzionare esattamente come il corrispettivo umano. Ciò ci consentirà di testare per esempio l’assorbimento di un farmaco senza dover ricorrere a cavie animali e con un valore predittivo superiore. Lo studio pubblicato sulla rinomata rivista scientifica, infatti, dimostra che è possibile creare, in ambienti artificiali come avanzati “bioreattori” per la coltura di cellule, tessuti che rispettino proprio la legge di Kleiber ed è provato che la capacità dei modelli in vitro di fornire dati che possono essere fedelmente estrapolati al caso umano aumenta se essi rispondono alle medesime leggi di scala dei tessuti naturali. Ed è proprio quello che succede nei nostri bioreattori».
 
In pratica questi tessuti in vitro reagiranno alla somministrazioni di sostanze (farmaci, tossine etc.) in maniera molto simile a quanto farebbe un organo umano: la sperimentazione animale, considerata fino ad ora un male necessario, diventerebbe così inutile. Il Centro ha anche ricevuto una donazione dalla Lav, la Lega Anti Vivisezione.  Grazie al finanziamento i ricercatori coordinati da Ahluwalia stanno realizzando una sorta di polmone artificiale che simula il movimento degli alveoli e che permetterà di valutare l’impatto sull’essere umano di sostanze come le polveri sottili, o il fumo di sigaretta. Il tutto senza ricorrere per esempio all’inalazione forzata su cavie da laboratorio.

Il gruppo di studio sta anche lavorando alla realizzazione di un modello di intestino caratterizzato da una membrana in grado di emulare il funzionamento contrattile del tubo digerente. «L’applicazione di queste ricerche – conclude  Ahluwalia - riguarda anche la lotta a malattie metaboliche come il diabete o l’obesità, sempre più diffuse non solo nelle società sviluppate, o il più ampio spettro delle patologie neurodegenerative. La velocità con cui riusciremo a raggiungere dei risultati concreti, però, dipende molto dai finanziamenti su cui potremo contare»

UniPisa, con 4.0 si riparte dai robot

Pmi vogliono investire e chiedono veicoli collaborativi

Redazione ANSA MILANO 

(ANSA) - MILANO, 04 AGO -  I robot escono dai laboratori e cominciano ad essere richiesti dalle piccole e medie imprese italiane per aiutare l'uomo a compiere lavori diversi. A raccontare l'interesse delle imprese per l'automazione  è la vicedirettrice del centro di ricerca "Enrico Piaggio" dell'Università di Pisa, Lucia Pallottino, la quale ritiene che "le aziende stanno ripartendo, hanno voglia di rimettersi in marcia e si percepisce la volontà di cominciare a investire".

"Ci sono tante piccole e medie imprese - aggiunge - che ci richiedono veicoli autonomi per svolgere i compiti più disparati e per la prima volta cercano robot avanzati da inserire nelle loro aree al fianco dell'essere umano". Per cui, non si parla più di macchine che svolgono lo stesso compito migliaia di volte al giorno, ma di robot di nuova generazione, abbastanza intelligenti e sufficientemente autonomi, in grado di cambiare lavorazione a seconda del prodotto, nonché di evitare imprevisti e ostacoli. "Stiamo ripensando le nuove tecnologie, già presenti nei laboratori di ricerca, in funzione dell'industria 4.0", spiega la professoressa, sottolineando che c'è anche "tanta ricerca per creare macchine che aiutino l'uomo a compiere lavori ripetitivi e talvolta anche dannosi per la salute".

Il centro Piaggio lavora con le aziende in un'ottica di open innovation, non solo progettando soluzioni che si adattino alle specifiche esigenze, ma anche trasferendo le competenze attraverso la formazione. Quest'anno è partito un progetto europeo che coinvolge altre Università, di Svezia, Germania e Inghilterra, oltre a diverse aziende. L'idea è di creare flotte di veicoli sempre più autonomi per spostare pallet di prodotti di fine linea, minimizzando l'intervento dell'operatore. "La sfida è rendere il veicolo abbastanza intelli gente da essere in grado di evitare situazioni impreviste. Ad esempio, cade un pallet e lo schiva senza intervento dell'operatore". Inoltre, visto che le aziende richiedono sempre più spesso ordini personalizzati, "stiamo lavorando per progettare robot e mani varie in grado di sollevare da un pallet a un altro prodotti diversi, sollevando così l'uomo da una fase di lavoro logorante".(ANSA).

Il Tirreno del 15 agosto 2017

Ecco a voi FACE, il robot in grado di "essere" felice

Una delle domande che chi fa robotica si sente rivolgere più spesso è se un giorno i robot potranno replicare gli esseri umani anche nell'essere dotati di coscienza.

Ma cosa significa essere coscienti? quali aspetti del corpo vanno replicati per generare una coscienza? e quale possibile test fatto ad un robot potrebbe portarci a concludere che l'automa è cosciente?

Un grande dibattito è in corso su questo tra i filosofi che si occupano di definire alcuni concetti fondamentali del pensiero.

"coscienza" non è ancora un concetto ben definito, perché riassume diversi meccanismi, diverse reazioni a stimoli e diversi comportamenti, che concorrono a darci l'impressione che l'essere che abbiamo davanti abbia congnizione di sè. 

Su Radio24-Intelligenza Artificiale una lunga intervista ad Antonio Bicchi sul tema, ancora fantascientifico, della creazione della coscienza in laboratorio.

Ascolta l'intervista

...perché dove non bastano le parole,arrivano i gesti. e gli italiani lo sanno bene.

e ora anche i robot

il divertentissimo video dei nostri Alessandro Settimi, Gaspare Santaera e Gianluca Lentini,

presentato al primo concorso"Robotics Made in Italy" - Video Contest, pomosso da IEEE Robotics & Automation Society Italian Chapter

http://www.i-ras.it/node/258