I robot mobili multitasking sono ideali per i contesti sanitari
I robot sono già diffusi nei magazzini e nelle linee di produzione delle fabbriche, ma stanno diventando sempre più comuni anche in ambienti «non strutturati». «I robot dovranno presto coesistere e collaborare con l’uomo e con altre macchine, come i droni, in ambienti interni ed esterni», afferma Nacim Ramdani, coordinatore del progetto ENDORSE, finanziato dall’UE. Concentrandosi su contesti sanitari, ENDORSE intendeva contribuire a garantire che i robot multitasking fossero in grado di navigare in sicurezza in questo mondo ciberfisico. Il gruppo coinvolto nel progetto ha sviluppato algoritmi per la navigazione autonoma di robot consapevoli della presenza dell’uomo e sistemi di gestione della flotta, consentendo ai robot di collaborare per raggiungere un obiettivo comune, pur perseguendo compiti individuali.
Robot mobili multitasking «senza infrastruttura»
ENDORSE ha voluto far progredire la navigazione robotica oltre gli attuali approcci basati sui sensori lidar con i cosiddetti sistemi di «blocco»: i robot registrano gli oggetti che si trovano sul loro percorso, quindi si fermano e aspettano che il percorso sia libero. «I nostri robot sono dotati di algoritmi preinstallati per la risoluzione dei blocchi. Utilizzando tecniche di imaging, rilevano gli esseri umani e ne anticipano il movimento, in modo che il robot possa eseguire le manovre necessarie a completare le attività», aggiunge Ramdani. Il gruppo ha progettato una soluzione che può essere impiegata senza infrastrutture e investimenti significativi, riducendo al minimo i tempi di installazione e contenendo, al contempo, i costi. Il sistema di gestione della flotta di ENDORSE è accessibile tramite un servizio a livello di software basato su cloud, che evita di dover installare componenti hardware in loco ed è disponibile ovunque ci sia una connettività Internet. Poiché il mercato iniziale di riferimento era quello degli ambienti ospedalieri, è stato sviluppato un kit decentrato di diagnostica elettronica che comprendeva sensori diagnostici standard e un sensore ECG proprietario, abbinato a un informatica (dispositivo di gateway di rete) e a un software di livello commerciale (sviluppato dal progetto) per collegare le misurazioni del sensore alle cartelle cliniche elettroniche dei pazienti. Il gruppo ha costruito anche diversi dispositivi di montaggio che potevano essere fissati sui robot, consentendo loro di eseguire vari compiti meccanici, come il trasporto di un carrello.
Tempi di prova
Il simulatore di robot 3D Gazebo è stato utilizzato per simulare il movimento di più robot in una serie di ambienti interni, per valutare sia l’efficienza del sistema di gestione della flotta, sia i moduli specifici di navigazione autonoma, compresi i metodi di risoluzione dei blocchi e di localizzazione dei robot. Il sistema di gestione della flotta è stato inoltre sottoposto a simulazioni ed esperimenti approfonditi, utilizzando sia strategie meta-euristiche sia algoritmi di ottimizzazione, per trovare le migliori configurazioni e i migliori parametri per l’assegnazione di sottocompiti ai singoli robot. Sono state inoltre eseguite diverse simulazioni per trasmettere i dati dei pazienti (fittizi) catturati dai sensori alle cartelle cliniche elettroniche basate su cloud, per convalidare l’interazione e l’integrazione di questi moduli medici. Il gruppo ha testato inoltre robot reali in una configurazione realistica. «Una flotta di due robot è riuscita a eseguire i compiti assegnati dal sistema, spostandosi autonomamente in un ufficio condiviso con gli esseri umani», spiega Ramdani. «Questi esperimenti hanno rivelato nuove sfide: per esempio, le pareti divisorie in vetro, spesso presenti negli uffici, possono rifrangere i segnali dei sensori, riducendo le prestazioni dei robot.»
Una vasta gamma di applicazioni
Fin dagli anni ’80, i robot forniscono assistenza chirurgica grazie alla loro precisione e al loro lavoro instancabile, ma i progressi ottenuti negli ultimi anni, quali la visione artificiale, l’intelligenza artificiale e i megadati, ne hanno ampliato notevolmente le capacità. Cresce l’interesse per i robot assistenziali e riabilitativi per aiutare i pazienti affetti da malattie, deficit cognitivi e disabilità. Nel 2020 l’International Federation of Robots ha stimato che il mercato dei robot medici avrebbe avuto un valore pari a 9,1 miliardi di dollari entro il 2022. «I robot potrebbero ridurre l’onere sugli operatori sanitari, liberando tempo per le mansioni specialistiche, migliorando la qualità complessiva dell’assistenza e riducendo i costi», osserva Ramdani. I partner stanno ora valutando come introdurre la soluzione ENDORSE nel mercato dell’assistenza sanitaria, in particolare nelle case di riposo, nei centri clinici e negli ospedali. Trattandosi di un progetto nell’ambito del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il trasferimento di conoscenze attraverso lo scambio di personale interdisciplinare costituiva il fulcro di ENDORSE. Ciò ha contribuito a far nascere un progetto gemello, RESPECT, ora impegnato a risolvere i problemi di sicurezza e privacy individuati durante ENDORSE.
Parole chiave
ENDORSE, robot, gestione della flotta, autonomia, navigazione, sicurezza, algoritmi, intelligenza artificiale, sanitario, ospedale, sanità
