Pilotare un drone con sensori di movimento è possibile: lo dimostra il video pubblicato dal Laboratorio di Scienze Informatiche e Intelligenza Artificiale del MIT. Nello specifico, i ricercatori hanno sperimentato un sistema che riesca a tradurre i segnali muscolari del corpo in input per controllare il dispositivo. In futuro, questa tecnologia potrebbe avere le applicazioni più svariate. Vediamolo in dettaglio.
Pilotare un drone con i muscoli si può?
Pilotare un drone con i movimenti muscolari è possibile. Grazie agli esperimenti del Laboratorio di Scienze informatiche e Intelligenza Artificiale (CSAIL) del MIT, si è messo appunto un sistema in grado di tradurre i movimenti umani in input per controllare il dispositivo. Più precisamente si tratta del sistema “Conduct-A-Bot” che registra i segnali corporei con appositi sensori indossabili. Nel test, infatti, un ricercatore riesce a pilotare un drone attraverso degli anelli unicamente col biofeedback muscolare. Se ben sfruttata, questa tecnologia potrebbe avere svariati risvolti futuri. Ad esempio, nella robotica per le applicazioni industriali o per rilievi in zone inaccessibili. Per il momento, gli scienziati ambiscono a ottenere il pieno controllo del drone per comandarlo quasi col pensiero: ossia esclusivamente con i movimenti di mani e braccia.
L’interazione uomo-macchina
Il team di ricercatori del MIT si è posto l’obiettivo di creare un robot da pilotare con naturalezza e fluidità. Come se fosse parte integrante del nostro corpo. In questo modo, l’interazione uomo macchina sarebbe senza soluzione di continuità perché pensiero e azione avverrebbero quasi contestualmente. Infatti, l’innovazione permetterebbe di ridurre al minimo quello “scarto” che separa il comando dall’esecuzione dello stesso, dovuto alla “traduzione” del movimento in input. Come si vede nel video, l’elettromiografia (EMG) mostra come l’operatore possa pilotare il drone attraverso i sensori di movimento applicati su bicipiti, tricipiti e avambraccio.
I comandi per pilotare un drone
- Irrigidire la parte superiore del braccio per fermare in drone.
- Agitare la mano per spostare il robot verticalmente o lateralmente, a seconda della direzione desiderata (sinistra-destra, su-giù).
- Pugno che stringe per far avanzare il drone.
- Rotazione in senso orario o antiorario per girare il robot.
I risultati della sperimentazione
Nella sperimentazione gli scienziati hanno testato il drone Parrot Bepop 2, anche se il Conduct-A-Bot si applica a qualsiasi drone commerciale. Ad ogni modo, il dispositivo ha risposto correttamente all’82% di oltre 1.500 gesti dell’operatore, rilevando gesti di rotazione, pugni serrati, braccia tese e avambracci attivati. Il programma, infatti, ha rilevato i movimenti dai sensori indossabili che hanno permesso di muovere il drone a destra e sinistra o in alto e basso. Ma anche avanti e indietro, oltre a ruotare e fermarsi sospeso in aria. Inoltre, il sistema ha identificato correttamente circa il 94% dei gesti quando il drone non era controllato. Questo si legge nel saggio di Joseph DelPreto e Daniela Rus, presentato virtualmente alla Conferenza Internazionale ACM/IEEE sull’interazione uomo-robot.
Pilotare un drone: la parola ai ricercatori
Joseph DelPreto, autore principale dell’articolo su Conduct-A-Bot, ha spiegato: “Comprendere i nostri gesti potrebbe aiutare i robot a interpretare meglio gli spunti non verbali che usiamo naturalmente nella vita di tutti i giorni“. E ha aggiunto: “Questo tipo di sistema potrebbe aiutare a rendere l’interazione con un robot più simile a quella con un’altra persona, e rendere più facile per qualcuno iniziare a usare robot senza esperienza precedente o sensori esterni“. Mentre la professoressa del MIT e Direttrice del CSAIL, Daniela Rus, ha affermato: “Noi immaginiamo un mondo in cui le macchine aiutano le persone con il lavoro cognitivo e fisico, e per farlo si adattano alle persone piuttosto che il contrario”.
Qualche dettaglio in più
In particolare, l’utilizzo di sensori muscolari offre la possibilità non solo di stimare il movimento, ma anche la forza necessaria per compierlo. Anche per questo il sistema si adatta ai segnali mandati da ogni singolo operatore, che ne rende più facile e intuitivo l’utilizzo. Infatti, gli algoritmi studiati dai ricercatori sono in grado di rilevare in tempo reale i gesti umani per tradurli in comandi senza alcuna calibrazione offline o dati di allenamento per utente. Inoltre, il sistema utilizza due o tre sensori indossabili e nient’altro. Il vantaggio è che non essendoci nulla nell’ambiente si riduce al minimo la “barriera” per quegli utenti che interagiscono occasionalmente con i droni.
Studi simili per pilotare un drone
Anche il team di scienziati dell’École polytechnique fédérale di Losanna (EPFL), Svizzera, ha sperimentato un modo più coinvolgente per pilotare un drone. In questo caso i ricercatori hanno studiato un busto con 4 schemi di movimento definiti “marker”. Così, gli scienziati hanno monitorato i movimenti corporei di 17 soggetti attraverso 19 marcatori infrarossi applicati nella parte superiore del corpo. In più, ogni partecipante indossava gli occhiali per la realtà virtuale. Nonostante il team stia approfondendo le ricerche, sicuramente il prototipo ha già dimostrato di essere più preciso, affidabile e intuitivo del classico joystick.
Cosa riferisce il team svizzero?
Jenifer Miehlbradt, neuro-ingegnere e autrice principale della ricerca, ha spiegato: “Il nostro obiettivo era progettare un metodo di controllo che fosse facile da apprendere e, quindi, richiedesse meno attenzione mentale da parte degli utenti in modo che potessero concentrarsi su questioni più importanti, come la ricerca e il salvataggio“. Inoltre, la dottoressa ha soggiunto: “L’utilizzo del busto dà la sensazione di volare davvero. I joystick, d’altra parte, sono più semplice da progettare, ma utilizzarli per controllare con precisione oggetti lontani è abbastanza difficile“.
Le applicazioni future
Questo sistema potrebbe tornare molto utile per la collaborazione uomo-robot, come l’esplorazione a distanza o i robot personali di assistenza. Sicuramente il primo settore a trarne beneficio sarebbe la “cobotica”, l’industria che si occupa della costruzione di robot collaborativi in grado di eseguire i comandi di un operatore umano. Questi strumenti stanno rivoluzionando il lavoro nelle fabbriche, soprattutto nella logistica. Qui, ad esempio, sono sfruttati per il sollevamento e posizionamento di colli. Grazie alle ricerche del MIT, i robot di prossima generazione potrebbero richiedere minor formazione e programmazione per essere impiegati dal personale. Ma anche il settore ospedaliero potrebbe fruirne. I droni, infatti, potrebbero essere usati per rassettare una stanza di ospedale o consegnare farmaci.
Le ambizioni dei ricercatori
Il gruppo di ricerca del MIT spera di poter testare un numero maggiore di soggetti in futuro. Oltre a perfezionare la risposta alla gestualità del Conduct-A-Bot per il movimento dei robot, gli scienziati pensano di includere i movimenti più comuni. Il tutto affinché i droni imparino dall’interazione con l’uomo. Questo permetterebbe all’IA di eseguire meglio i compiti, collaborando in modo più autonomo e predittivo. Come ha chiarito DelPreto: “Questo sistema si avvicina di un passo per permetterci di lavorare senza soluzione di continuità con i robot in modo che possano diventare strumenti più efficaci e intelligenti per le attività quotidiane“. E ha aggiunto: “Poiché tali collaborazioni continuano a diventare sempre più accessibili e pervasive, le possibilità di beneficio sinergico continuano ad approfondirsi“.
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