I robot umanoidi a supporto della popolazione debole e anziana

I robot umanoidi a supporto della popolazione debole e anziana

Michela Bogliolo, Scuola di robotica

Al giorno d’oggi vengono applicati innumerevoli e diversi tipi di robot non solo in caso di patologie altamente invalidanti come ictus, Parkinson, sclerosi multipla, lesioni midollari e traumi cranici, ma anche per eseguire training riabilitativi in modo innovativo, divertente e in compagnia.

Sempre più in ambito riabilitativo si stanno introducendo tecnologie a supporto dell’attività degli specialisti, medici e fisioterapisti; il futuro e la sfida della riabilitazione consiste proprio nello sviluppo della robotica.

Esistono diverse categorie di robot per la riabilitazione l’assistenza: esoscheletri, endpoint robot, robot umanoidi e tanti altri. Concentrandoci sulla categoria dei robot umanoidi, possiamo vedere l’impiego di robot come Nao, Pepper, Sanbot, Paro, Kaspar e tantissimi altri con anziani, affetti da demenza come l’Alzheimer o con problemi fisici come la Sarcopenia, ma anche con bambini con disturbo dello spettro autistico, malattie neuromuscolari e altre disabilità.

In questo articolo verranno descritti due differenti progetti condotti da Scuola di Robotica, che vedono l’applicazione di due diversi tipi di robot umanoidi (Pepper e Nao) in due differenti contesti riabilitativi e assistenziali; nel primo caso parleremo del robot Pepper come ribilitatore, controllore e dimostratore di esercizi con soggetti che presentano un apatologia chimata Sarcopenia, nel secndo caso invece vedremo l’applicazione del robot umanoide Nao come allenatore e intrattenitore con persone che presentano l’Alzheimer.

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 viene utilizzato 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, 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.  

I robot umnaoidi però non vengono applicati solo come “fioterapisti” in contesti riabilitativi e di allenamento fisico; recentemente in molti casi sono stati adottati robot umanoidi che, per le loro caratteristiche di modularità di interazione possono essere impiegati sia per diminuire l’apatia sia per divertimento e anche per sostenere alcune attività di apprendimento e rafforzamento della memoria. 

A questo proposito parliamo del secondo progetto che vede l’applicazione del robot umanoide Nao con soggetti che presentano l’Alzheimer. In questo contesto il robot umanoide Nao è impiegato come uno strumento di intrattenimento e un mezzo per giochi e sostegno alla cognizione.

Il progetto si è svolto in Italia presso Il Paese Ritrovato di Monza, un piccolo paese, dove le persone affette da Alzheimer conducono una vita normale, sentendosi come a casa e ricevendo nel contempo le attenzioni necessarie. 

«Un luogo reale che vuole rallentare il decadimento cognitivo e ridurre al minimo le disabilità nella vita quotidiana, offrendo alla persona residente l’opportunità di continuare a vivere una vita ricca ed adeguata alle sue capacità, ai suoi desideri e ai suoi bisogni.»

L’obiettivo del progetto è stato quello di offrire ai residenti del Paese Ritrovato delle attività ludiche, laboratori di sostegno alla cognizione e giochi intelligenti realizzati con il robot umanoide Nao.

I destinatari del progetto sono stati i residenti de Il Paese Ritrovato, i quali insieme agli operatori, terapisti e psicologi hanno svolto diversri tipi di attività in gruppo. Le attività prevedevano fasi di conoscenza e dialogo verbale tra i residenti e giochi tra i quali: Indovina l’animale, Termina il proverbio, Canto, Ricordiamo alcune ricette e attività di esercizio fisico. 

Al fine della prima fase di sperimentazione come riporta la Drammaterapeuta paola Perfetti che ha assistito alle sedute di attività con i residenti: “L’impatto con i residenti è stato positivo sin dal momento in cui l’abbiamo tolto dalla scatola davanti a loro. Possiamo definirlo un personaggio che crea benessere, tanto simpatico da rendere simpatico anche l’operatore che lo accompagna. Nao è capace di stimolare nuove sperimentazioni, non solo in un lavoro di gruppo ma anche individuale, è in grado di rafforzare il rapporto tra il residente e l’operatore. Nao è il mezzo, il mediatore emozionale. Gli ospiti del Paese ritrovato lo vedono simpatico, lo vedono umano e ciò favorisce l’interazione» .

Abbiamo ben compreso che l’impiego di nuove tecnologie e robot umanoidi a supporto dell’utenza debole e degli anziani ha prodotto ottimi e incoraggianti risultati per applicazioni future.