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UN ROBOT UMANOIDE COME ISTRUTTORE, RIABILITATORE E CAREGIVER

Il robot umanoide Pepper, prodotto dall’azienda francese Soft Bank Robotics, è il primo robot umanoide in grado di riconoscere il viso e le emozioni dell’uomo rendendo l’interazione con le persone che lo circondano più naturale possibile; è equipaggiato di un tablet, diversi sensori tattili, laser e telecamere che gli consentono di interagire con l’ambiente circostante.

Pepper è stato scelto da Scuola di Robotica, l’Ospedale Galliera di Genova e l’Università di Genova, come il robot istruttore e riabilitatore per guidare gruppi di persone ad eseguire una serie di esercizi fisici specificamente progettati per contrastare la patologia chiamata Sarcopenia. Progetto R.O.S.A è il progetto che ha visto protagonista il robot umanoide Pepper, Scuola di Robotica, il reparto di Geriatria, Ortogeriatria e Riabilitazione (CUROGE) dell’Ospedale Galliera di Genova e i dipartimenti di Ingegneria (DIBRIS) e  Architettura e Design dell’Università di Genova.

Il termine Sarcopenia deriva dal greco sarx (carne) e penìa (perdita); solo recentemente è stato introdotto il termine Sarcopenia, in particolare il primo che ne parlò fu Rosenberg, che scoprì nel 1989 perchè la perdita di massa muscolare nelle persone anziane non aveva mai ricevuto adeguata attenzione, perciò utilizzò il temine Sarcopenia per descrive una progressiva e generalizzata perdita di massa muscolare accompagnata da un declino nella forza muscolare e nella performace, legata all’aumento dell’età [V. Malafarina, F. Úriz-Otano, R. Iniesta, and L. Gil-Guerrero, “Sarcopenia in the elderly: diagnosis, physiopathology and treatment,” Maturitas, vol. 71, no. 2, pp. 109–114, 2012.]

La Sarcopenia è una patologia in notevole aumento, in correlazione con la rapida espansione dell’invecchiamento della popolazione. La ricerca riabilitativa mostra che è importante, per prevenire e contrastare questa perdita, effettuare esercizi fisici che coinvolgano gli arti superiori ed inferiori. Solo con una periodica attività fisica sarà possibile migliorare le condizioni di vita e quindi l’autonomia delle persone anziane. Difficilmente però le persone decidono autonomamente di eseguire regolarmente allenamenti ed esercizi, senza ricevere nessun tipo di coinvoilgimento esterno. La ricerca e l’implementazione di tecniche innovative per la prevenzione e l’intervento terapeutico sono sfide attuali a causa del crescente numero di persone affette da Sarcopenia e dalle relative complicazioni e disabilità.

Grazie al supporto e all’esperienza di Scuola di Robotica, che ha attivi innumerevoli progetti che vedono l’applicazione di robot umanoidi in ambito clinico (nel prossimo mese si parlerà di altri progetti che vedono l’applicazione di altri robot umanoidi in contesti clinici), educativo e per quanto riguarda l’accoglienza in luoghi pubblici e privati, progetto R.O.S.A propone un metodo innovativo per prevenire e contrastare l’insorgenza della Sarcopenia.

Sono stati proposti esercizi fisici specifici che coinvolgono il movimento degli arti superiori ed inferiori, e questi, invece che essere eseguiti in autonomia a casa, sono svolti in modo interattivo sotto il tutoraggio del robot umanoide Pepper. Nello specifico è stata progettata una piattaforma che vede l’applicazione di: un robot umanoide per illustrare, dimostrare e controllare che un gruppo di soggetti svolga gli esercizi proposti; una telecamera esterna per acquisire i video dei soggetti presenti alla seduta; uno schermo, che, essendo più ampio rispetto al tablet di cui è equipaggiato Pepper, aiuta il robot a fornire chiare istruzioni grafiche su come eseguire correttamente gli esercizi, presentando video dimostrativi di fisioterapisti esperti.

Il robot è stato programmato in modo da eseguire gli esercizi contemporaneamente alle persone e controllare l’esecuzione e l’eventuale completamento degli esercizi, fornendo un feedback in real time durante ogni sessione.

Per assicurare un corretto monitoraggio dei movimenti effettuati da ogni persona viene utilizzata una telecamera esterna che acquisisce dei dati video e attraverso una tecnica di analisi markerless, che ricostruisce lo scheletro della persona e controlla il movimento di tutte le articolazioni del corpo, valuta se e in che modo è stato eseguito e portato a termine il movimento.

Il robot controlla in tempo reale che tutti i partecipanti eseguano completamente tutti gli esercizi richiesti e incoraggia i partecipanti che si fermano o rallentano l’esecuzione degli esercizi.

Successivamente grazie ad una elaborazione dettagliata off-line del video registrato durante la sessione è possibile ottenere informazioni sulla qualità dell’esecuzione, evidenziando parametri tecnici sul numero di movimenti eseguiti; la simmetria tra i movimenti destro e sinistro; il range di movimento delle articolazioni più rilevanti e la sincronizzazione fra i vari soggetti e il robot, quest’ultimo parametro ci permette di verificare se i partecipanti seguono le istruzioni e il ritmo dato dal robot.

I risultati ottenuti nelle prime sedute di sperimentazione della piattaforma con soggetti sarcopenici presso l’Ospedale Galliera hanno dimostrano un elevato grado di accettazione da parte dei soggetti sottoposti alle sedute di allenamento e una elevata sincronizzazione dei movimenti tra tutti i soggetti e il robot.

Le caratteristiche del robot e la sua forma si sono rivelate adatte allo studio: le persone hanno trovato Pepper un ottimo trainer, capace di mostrare loro tutti gli esercizi in modo molto comprensibile e di guidarli in maniera divertente a completare il protocollo mantenendo il ritmo corretto. 

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