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Le attività del gruppo d’interazione dinamica puntano a dotare gli umanoidi di capacità avanzate di azione ed interazione fisica.

Perché: al contrario delle applicazioni robotiche tradizionali che richiedono interazioni e mobilità limitate, i robot della prossima generazione dovranno interagire fisicamente con l’ambiente e, a lungo termine, con l’uomo. Le attività del gruppo d’interazione dinamica hanno l’obiettivo di dotare gli umanoidi di capacità avanzate di azione e interazione fisica.

Come: la nostra ricerca è guidata da due principi di base: a) studi sul controllo motorio umano rilevanti per costruire robot efficienti; b) implementazioni sugli umanoidi per comprendere il sistema di controllo motorio umano.

Due differenti strumenti sono alla base della nostre attività di ricerca. Da una parte iCub, che è lo strumento tecnologico che contribuiamo a sviluppare. Dall’altra, la teoria del controllo, la quale rappresenta la base teoretica e scientifica che consente le implementazioni tecnologiche. Nel tentativo di combinare sviluppo tecnologico e teoretico, la nostra attività di ricerca produce risultati validati tramite implementazioni affidabili su robot reali.

Che cosa: i principali risultati della nostra attività di ricerca sono, principi di controllo, algoritmi, tecnologie e implementazioni per robot capaci di interagire in modo cedevole con l’ambiente.

Chi: il nostro background è in ingegneria con competenze importanti in fisica, matematica e scienza computazionale

Laboratori

  • Il laboratorio d’interazione dinamica ospita tre sotto-gruppi di ricerca che si occupano rispettivamente di modellistica di interazione, controllo e stima. Il team di modellistica lavora sui modelli dinamici di interazione, con l’idea di rappresentare simultaneamente il movimento e le forze.
  • Il gruppo di stima si occupa del calcolo di quelle quantità che non possono esser misurate direttamente con i sensori (e.g. forze interne). Quello che si occupa di controllo ha a che fare con il problema di controllare le variabili rilevanti per l’interazione (e.g. forze scambiate)
  • Il gruppo consiste di circa 10 ricercatori distribuiti sui tre temi di ricerca sopra menzionati. Il laboratorio include un iCub, il cui intero corpo è dotato di sensori tattili, inerziali, di forza e momento torcente. Inoltre, un sistema Vicon con piastre di forza è disponibile per condurre esperimenti di dinamica inversa sia sull’uomo che sugli umanoidi.

Collaborazioni

Nuove Collaborazioni (interne)

Sviluppo di  software per la dinamica di sistema articolati free-floating

Il laboratorio di controllo dell’interazione dinamica collabora con Nikos Tsagarakis del Dipartimento di robotica avanzata e Lorenzo Natale e Giorgio Metta della piattaforma iCub sul tema dello sviluppo di software di controllo per sistemi articolati non vincolati (free-floating). All’interno del programma YARP, stanno sviluppando strumenti per la modellistica ed il controllo dei corpi rigidi articolati.

Progetto iCub

Il laboratorio di controllo dell’interazione dinamica collabora con Lorenzo Natale e Giorgio Metta allo sviluppo dell’umanoide iCub. Il progetto riguarda aspetti legati al controllo includendo, l’azionamento, i sensori, il software, la meccanica e la comunicazione. Il laboratorio collabora anche con Luca Fiorio, Giorgio Metta e Nikos Tsgarakis sulle tematiche legate alla progettazione di attuatori cedevoli. All’ interno di questa collaborazione, la parte principale dell’attività di ricerca riguarda la costruzione di nuovi attuatori cedevoli, che sfruttano le proprietà dei muscoli umani ed in particolare l’abilità di controllare le perturbazioni senza ricorrere esplicitamente a segnali di retroazione.

Nuove Collaborazioni (esterne)

Analisi dei biomeccanismi umani

Il laboratorio di controllo dell’interazione dinamica collabora con Bastien Berret presso l’Università di Parigi- Sud sul tema della modellistica della biomeccanica umana. Quest’ attività di ricerca punta a comprendere come le proprietà biomeccaniche dei muscoli umani (e.g. cedevolezza variabile) influenza e, in un certo senso, semplifica l’esecuzione ed il controllo di movimenti complessi.

Stima simultanea forza-movimento

Il laboratorio collabora con tecnologie Xsens B.V. sul tema della stima della dinamica e del movimento del corpo umano. Questa ricerca porta avanti la costruzione di apparati indossabili per stimare on-line forza e movimento utilizzando diverse modalità sensoriali (e.g. giroscopi, accelerometri, piattaforma di forza ed EMG).

Identificazione

Il nostro laboratorio collabora con Alessandro Chiuso dell’Università di Padova e Lorenzo Rosasco dell’Università di Genova sul tema dell’identificazione delle dinamiche di sistemi rigidi articolati. Questa ricerca ha lo scopo di costruire modelli dinamici di strutture articolate di corpi rigidi, preservando proprietà (e.g. passività) che sono fondamentali per l’uso di modelli identificati nella sintesi di controllori di movimento dell’intero-corpo.

Progetti

• FP7 CoDyCo (http://codyco.eu/): coordinatore

• FP7 KOROIBOT (http://koroibot.eu/): responsible scientifico per IIT

• FP7 RoboTAsk (http://www.robotask.eu): EU Marie Curie Actions con Francesca Stramandinoli

• H2020 SECURE (http://secure-robots.eu): Marie Curie Innovative Training Networks con Giorgio Metta

• H2020 PACE (http://itn-pace.eu): Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Networks con Gabriel Baud-Bovy