Un punto centrale delle nostre attività di ricerca è l’area delle comunicazioni aptiche. La vera immersione in un ambiente distante richiede la capacità di interagire fisicamente con oggetti remoti e di entrare letteralmente in contatto con altre persone. Toccare e manipolare gli oggetti a distanza diventa possibile se aumentiamo le tradizionali comunicazioni audio-visive con la modalità aptica. La comunicazione aptica è un campo di ricerca relativamente giovane che ha il potenziale di rivoluzionare l’interazione uomo-uomo e uomo-macchina.
I progetti/attività recenti in quest’area riguardano per esempio:
Codecs aptici
Gli obiettivi principali sono di sviluppare approcci efficienti di comunicazione aptica sulle reti di comunicazione tradizionali ed emergenti, come l’Internet Tattile e le reti 5G. A tal fine, studiamo le caratteristiche della rete, il modello psicofisico della percezione aptica umana e la codifica percettiva dei segnali aptici. Una grande innovazione avviene all’intersezione di queste aree tradizionalmente indipendenti.
Teleoperazione
Come una tipica applicazione delle comunicazioni aptiche, la teleoperazione bilaterale con feedback aptico è il nostro principale argomento di studio. L’obiettivo è quello di sviluppare approcci efficienti di comunicazione aptica (informazioni cinestetiche) per la teleoperazione ritardata nel tempo, garantendo la stabilità del sistema di teleoperazione. Una delle principali competenze del nostro gruppo è l’ottimizzazione congiunta dei codec aptici, degli schemi di controllo e delle risorse di rete per ottenere la migliore qualità di teleoperazione possibile.
Pianificazione della presa di oggetti deformabili basata su dati di nuvole di punti e sensori tattili
I robot intelligenti dovrebbero essere in grado di operare in ambienti non strutturati con vari oggetti. Manipolare oggetti deformabili è particolarmente impegnativo, poiché il contatto cambia durante la presa. È inoltre importante non danneggiare l’oggetto ed evitare effetti indesiderati come il rovesciamento del contenuto di un contenitore aperto causato dalla deformazione. Questo progetto si concentra sulla pianificazione della presa e sulla manipolazione di oggetti deformabili. La postura di presa ottimale viene prima determinata per gli oggetti noti sulla base delle analisi di deformazione e di contatto. Gli oggetti sconosciuti sono poi riconosciuti sulla base dei dati delle nuvole di punti e dei sensori tattili, in modo che possano essere afferrati con le posture ottimali seguite dal rilevamento dello slittamento e dagli adattamenti della presa. Gli algoritmi possono essere applicati in un ambiente domestico o in uno scenario di teleoperazione. In quest’ultimo caso, l’operatore specifica l’oggetto da manipolare e il teleoperatore dovrebbe essere in grado di afferrarlo autonomamente, a causa della difficile operazione dovuta al ritardo della rete. L’oggetto può essere manipolato in sicurezza dall’operatore in seguito.
Classificazione delle superfici e parametrizzazione dei materiali
Le informazioni visive e uditive sono predominanti nei moderni sistemi multimediali. L’acquisizione, la memorizzazione, la trasmissione e la visualizzazione di queste modalità hanno raggiunto un livello di qualità che è tipicamente indicato come alta definizione (HD) e oltre. Una tecnologia HD simile è disponibile anche per l’audio. Le soluzioni tecniche che affrontano il senso del tatto (chiamato anche aptica), al contrario, non hanno ancora raggiunto lo stesso livello di sofisticazione. Nel contesto dell’interazione aptica, le interazioni cinestetiche e tattili sono tipicamente considerate separatamente, poiché sono coinvolti diversi meccanismi percettivi. Mentre la modalità cinestesica è stata ampiamente studiata nel contesto dei sistemi di teleoperazione, l’analisi, l’elaborazione e la riproduzione delle impressioni tattili hanno ricevuto relativamente poca attenzione finora. Questo è sorprendente se si considera che noi, come esseri umani, facciamo molto affidamento sulla modalità tattile per interagire con il nostro ambiente. In un’applicazione di Realtà Virtuale, per esempio, l’intenzione tipica di un utente è quella di interagire fisicamente con gli oggetti nella scena virtuale e di sperimentare le loro proprietà materiali e di superficie. Molte sfide devono essere superate prima che le soluzioni tattili raggiungano lo stesso livello di sofisticazione delle corrispondenti soluzioni video o audio HD. Con i recenti progressi nella Realtà Virtuale (VR), nella Realtà Aumentata (AR) e nella Telepresenza, tuttavia, l’argomento sta rapidamente guadagnando rilevanza e sta diventando una tecnologia abilitante per nuovi campi di applicazione, come l’E-Commerce con feedback tattile (T-Commerce) o i sistemi VR con aggiunta di tocco (T-VR).
Un importante prerequisito di questo obiettivo è in fase di ricerca. Come una macchina fotografica per catturare immagini in varie condizioni di visualizzazione, il Texplorer è concettualmente progettato per ottenere proprietà aptiche degli oggetti. Le caratteristiche che descrivono le principali dimensioni percettivamente rilevanti sono definite per formare una rappresentazione vettoriale di un oggetto. Oltre alla classificazione dei materiali, ulteriori dati sensoriali possono essere utilizzati per rappresentare i materiali in un ambiente virtuale che potenzialmente consente l’uso futuro per la visualizzazione di materiali in centri commerciali virtuali o negozi online.
Vediamo due principali applicazioni future per il risultato della nostra ricerca condotta. In primo luogo, identifichiamo la necessità di un sistema a basso costo in grado di identificare i materiali, simile a un sistema di recupero delle immagini basato sul contenuto per il visuale o un motore di recupero dell’audio per l’identificazione del contenuto audio. In secondo luogo, i dati registrati e le caratteristiche calcolate possono formare un modello delle proprietà della superficie dell’oggetto. Questo è particolarmente interessante nei prossimi ambienti virtuali che forniranno un’esperienza tattile oltre al contenuto visibile e udibile.
Puoi trovare il database LMT Haptic Texture qui.