Riprodurre il senso del tatto grazie alla propagazione dell’energia lungo mano e braccio

Le vibrazioni trasmesse attraverso mano e braccio quando tocchiamo un oggetto giocano un ruolo essenziale nel farci provare una determinata sensazione tattile. Ma misurarle e costruirne dei modelli è estremamente complesso. Uno studio dell’Università di Pisa e dell'Università della California Santa Barbara ha messo a punto SkinSource, uno strumento open-source in grado di misurare e modellare le vibrazioni della pelle lungo gli arti superiori in risposta a un insieme molto ampio di stimoli tattili localizzati. Le potenziali applicazioni vanno dal design di nuove protesi e mani robotiche fino alla realtà aumentata tattile. Il toolbox ha destato un grande entusiasmo nella comunità di studiosi del senso del tatto, che include discipline molto diverse tra loro, come le neuroscienze, la medicina e l’ingegneria, ed è stato premiato con il Best Paper Award all’IEEE Haptics Symposium, una delle maggiori conferenze internazionali del settore dell’Aptica, che si è svolto nei giorni scorsi a Long Beach, California.

“Il senso del tatto – spiega Matteo Bianchi, docente di robotica al Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa – è il più complesso e diffuso in tutto il corpo. Le nostre sensazioni tattili dipendono non solo dai recettori locali della pelle, ma anche da diversi altri fattori, come le vibrazioni che si diffondono attraverso la mano e il braccio nel momento in cui tocchiamo un oggetto. Il tatto è un senso chiave sia per la propriocezione – ovvero la capacità di percepire il nostro corpo come collocato nello spazio in una certa posizione – sia per l’esterocezione, ovvero la capacità di capire le proprietà fisiche degli oggetti, quali la rugosità e la rigidezza. È con il tatto che sappiamo se siamo in una posizione stabile, se stiamo tenendo un bicchiere di carta abbastanza dritto da non rovesciarlo, ma abbastanza delicatamente da non stritolarlo. Senza il tatto non potremmo camminare, stare seduti, tenere una posizione in modo consapevole, interagire, esplorare e modificare il mondo che ci circonda. Per questo, la capacità di modellare le dinamiche del nostro corpo nel momento in cui tocchiamo un oggetto, per poterle riprodurre per esempio in una protesi, o in una mano robotica, o in un'applicazione di realtà aumentata o virtuale, assume una grande rilevanza. Il dispositivo è in grado di predire l’estensione e l’intensità delle vibrazioni che si trasmettono lungo gli arti superiori a seguito di differenti tipi di stimoli di forza localizzati, in modo accurato. Il toolbox è open-source, ed è quindi a disposizione di tutta la comunità scientifica che ne vuole fare uso, liberamente scaricabile da questo link https://doi.org/10.5281/zenodo.10547601. Proprio questo aspetto, data la complessità e la difficoltà di riprodurre in modo affidabili le sensazioni tattili, è stato accolto con grande entusiasmo”.

SkinSource infatti, oltre ad essere uno strumento per lo studio delle basi meccaniche della percezione tattile, può essere utilizzato per la progettazione e design di interfacce per la restituzione sensoriale in protesi degli arti superiori e in mani robotiche teleoperate in cui è fondamentale avere un ritorno tattile, così come nella chirurgia robotica e in molte applicazioni che fanno uso della realtà aumentata. Gli ingegneri pisani, infatti, all’interno del FoReLab, il laboratorio del dipartimento di ingegneria dell’informazione dedicato al 5.0, stanno mettendo a punto dispositivi di realtà aumentata che integrano la percezione visiva e tattile.

“Con SkinSource infatti - conclude Bianchi - possiamo sfruttare lo studio e la modellazione della propagazione dell’energia meccanica lungo la pelle per costruire sistemi indossabili distribuiti, per garantire un’esperienza immersiva che integri stimoli visivi e tattili. Il sistema può operare accanto alle interfacce per realtà aumentata a cui stiamo lavorando nel laboratorio FoReLab, che consentono di vedere o toccare oggetti reali modificandone la percezione visiva o tattile mediante stimoli artificiali.”

Gestire gli animali in città è un gioco da bambini e bambine (e non solo)

Trovare una casa adatta a più cani possibili, il primo che ne sistema quattro ha vinto. E’ questa la sfida di CityPets, un gioco di carte realizzato in collaborazione con LuccaCrea nell’ambito del progetto europeo InHabit del dipartimento di Scienze veterinarie dell’Università di Pisa. L’obiettivo è, insieme al Comune, quello di rendere Lucca una città ideale per umani e animali, la prima in Europa a valorizzare gli animali per promuovere qualità della vita e benessere per tutti e dove gli animali assicurano beni pubblici per cittadine e cittadini. A giocare con CityPets saranno intanto 19 classi di alcune scuole primarie di Lucca. Bambini e bambine dovranno trovare gli abbinamenti più adatti fra famiglie e “amici a quattro zampe” tenendo conto delle esigenze di persone e animali e dei servizi offerti dalla città.

“Il nostro progetto si costruisce attraverso il coinvolgimento attivo di tutti - spiega Francesco Di Iacovo, direttore del dipartimento di Scienze veterinarie dell’Ateneo pisano – con le scuole, in accordo con il Comune di Lucca, abbiamo già iniziato attività di co-disegno (con il contributo del partner Design For Change) nelle quali coinvolgiamo bambine e bambini nell’esprimere idee sugli animali presenti in città e su cosa ritengono utile per creare condizioni di proficua convivenza tra animali e umani anche per aiutarci a vivere meglio. Il gioco, quindi, rappresenterà un ulteriore utile momento di apprendimento”.

CityPets presentato alle scuole a Lucca durante la manifestaizone Verde Mura a Lucca

In Italia ci sono circa 65 milioni di pet censiti, l’idea generale di Inhabit è di realizzare a Lucca la prima città europea con una politica integrata humanimal. Si tratta cioè di ripensare la relazione esseri umani-animali per migliorare la qualità della vita nei centri urbani, luoghi dove si concentra oramai l’85% della popolazione e una grandissima quota, peraltro in crescita, di animali.
Per fare il punto sul progetto a metà percorso è appena uscito un articolo sulla rivista scientifica Animals in cui, per la prima volta, si introduce l’idea degli animali come soluzioni per migliorare la qualità della vita in città.

Dal suo avvio nel 2020, InHabit si è sviluppato guardando all’economia, alla società e al benessere. Il progetto, grazie al supporto del partner Bridge for Billions, ha incubato circa 15 imprenditori che stanno approntando soluzioni innovative per valorizzare l’interazione degli animali non umani nella società (nel turismo, nella gestione dei pet, nei servizi innovativi di interventi assistiti con animali, nella predisposizione di app mirate, nella facilitazione della costruzione dei rapporti con i propri pet). La pet economy è considerata tra le grandi opportunità di sviluppo economico del futuro, si va dal cibo, ai servizi agli animali e ai loro portatori, a tutto il settore del turismo. Per quanto riguarda l’ambito sociale e sanitario il Comune di Lucca, nel progetto inhabit, ha selezionato e coinvolto più associazioni in un lavoro di co-progettazione che ha portato, alla fine del 2023, a iniziare degli interventi assistiti con animali, ancora in corso in due RSA. L’interazione degli animali gestiti da equipe competenti con più gruppi di anziani aventi diversi livelli di capacità e deficit ha dato esiti incoraggianti in termini di riattivazione delle persone, dal punto di vista fisico, mentale e relazionale, portando a un miglioramento della loro routine quotidiana di vita. Sempre in ambito sociale, InHabit ha poi lanciato un nuovo servizio di pet-care volto ad assicurare sostegno a persone con fragilità temporanea che si trovano in difficoltà nella gestione quotidiana dei loro animali.

Fra gli altri traguardi tagliati dal progetto c’è stata anche la realizzazione da parte del Comune di Lucca, delle “animabili”, cioè percorsi urbani smart in alcune zone di Lucca (parco fluviale del Serchio ed ex ospedale). Il futuro è un cammino di 15 km che comprende il Parco del Serchio, le mura e l’acquedotto Nottolini. L'idea è di disegnare tragitti a diversa intensità di impegno in funzione della taglia dei cani e della capacità fisica dei conducenti.

CityPets presentato alle scuole a Lucca durante la manifestaizone Verde Mura a Lucca

“La nostra ambizione è di replicare anche altrove il modello che stiamo sviluppando a Lucca basato sul concetto di One health o Salute unica – conclude Di Iacovo – in questa prospettiva abbiamo già inviato una proposta al Comune di Pisa, dopo un primo contatto positivo con il Sindaco Conti, mentre intendiamo coinvolgere l’Associazione Nazionale Comuni Italiani per trasferire l’idea su scala regionale. Gli animali sono con noi, la costituzione assicura loro nuovi diritti e la valorizzazione delle loro capacità apre percorsi di innovazione sociale capaci di dare nuove risposte ai bisogni emergenti nelle città valorizzando le risorse già disponibili, quelle dei nostri animali”.