Descrizione della commessa "Sistemi sensoriali e di attuazione per l'interazione evoluta uomo-macchina (SP.P06.003)"

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  • Descrizione della commessa "Sistemi sensoriali e di attuazione per l'interazione evoluta uomo-macchina (SP.P06.003)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Le metodologie e le tecnologie oggetto della commessa possono trovare applicazione in diversi contesti legati alla cura alla persona o a problematiche di interesse sociale. In ambito medico possono essere utilizzati per l'integrazione/restituzione di informazioni in diagnostica, per il controllo evoluto o per l'addestramento in chirurgia. Nel settore della formazione possono consentire l'accesso organizzato alle informazioni come il supporto alla fruizione evoluta, al monitoraggio ed al recupero di beni artistici, architettonici, urbanistici. Nel settore dell'assistenza ai diversamente abili può consentire l'offerta di informazioni digitali attraverso le modalità sensoriali più funzionali ed efficienti. Nell'ambito della Supervisione e Controllo di Sistemi ed Impianti Complessi le applicazioni possono interessare la logistica ed il trasporto intermodale, la riduzione dell'inquinamento e dell'impatto ambientale, l'analisi dei rischi e l'affidabilità. (literal)
Strumentazione
  • Oltre alle risorse di calcolo necessarie per lo svolgimento delle attività la commessa utilizza la seguente strumentazione specialistica: Image Processing Board ANACONDA della DALSA-CORECO (scheda per il calcolo avanzato per bus PCI-X a 64 bit con interfaccia per l'acquisizione immagini da TV camere in standar CAMERALINK. Il core di calcolo è costituito da FPGA XiLink Virtex II VP20 con 2 Milioni di Gates con 4 MB di SBSRAM e 32 MB di SDRAM. Connesso con FPGA c'è un PowerPC da 1Ghz. Sono disponibili gli ambienti di programmazione FPGA ISE 8.0 e Metroworks (PowerPC)); Interfaccia Aptica Immersion CyberGlove + CyberForce + CyberGrasp (esoscheletro con interazione con le cinque dita della mano) con ambiente di sviluppo proprietario VirtualHand SDK; Interfaccia Aptica Sensable Phantom Desktop (equipaggiata con stilo per un singolo punto di contatto) con ambiente di sviluppo OpenHaptics e Ghost; sensori lineari e matriciali a diverse velocità di acquisizione e con diverse risoluzioni, a livelli di grigio ed a colori; manipolatore antropomorfo a 6 gradi di libertà STAUBLI RX 60 (literal)
Tematiche di ricerca
  • Le tematiche di ricerca della commessa riguardano: analisi delle caratteristiche percettive dei sistemi visivo, uditivo e tattile umani; metodologie di simulazione dell'interazione di forze in ambienti virtuali; tecniche di caratterizzazione del contenuto informativo di immagini (colore, tessitura, forme, ? ); metodologie di analisi dei dati finalizzate al supporto alle decisioni; simulazione, supervisione e controllo di processi ed impianti complessi; metodi numerici per ottimizzazione e controllo ottimo di sistemi complessi ad elevata dimensionalità; statistica e teoria dell'apprendimento statistico; metodi per modellistica. (literal)
Competenze
  • Il personale assegnato alla commessa possiede consolidate competenze ed esperienze nei settori della elaborazione, analisi e caratterizzazione di segnali ed immagini; della costruzione, manipolazione e restituzione di modelli tridimensionali; della simulazione geometrica e fisica in ambienti virtuali; dell'apprendimento, supervisionato e non supervisionato, di sistemi di supporto alle decisioni; dela ottimizzazione e controllo ottimo di sistemi complessi; della statistica e della teoria dell'apprendimento statistico; della modellistica, simulazione, supervisione e controllo di processi ed impianti complessi; dell'interazione uomo-macchina basate sui canali sensoriali vocale, tattile e visivo. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Le interfacce aptiche (a ritorno di forza) possono complementare le informazioni visive nei contesti di progettazione, produzione e gestione/manutenzione nei settori automobilistico, aerospaziale, impiantistica per l'energia, manifatturiero. Gli strumenti di caratterizzazione del contenuto pittorico delle immagini, attraverso le proprietà di forma, colore, tessitura, ? possono fornire gli strumenti di base per l'addestramento interattivo di sistemi per la valutazione della qualità di prodotti naturali e manufatti nelle diverse fasi delle filiere produttive. L'innovazione ed il miglioramento dei processi produttivi (produzione di energia, sistemi logistici portuali, ?) può beneficiare dell' attività di ricerca nei settori del: controllo non lineare (per affrontare problemi non gestibili attraverso tecniche classiche di controllo lineare); apprendimento con tecniche neurali (per affrontare problemi di controllo e classificazione non facilmente risolubili con tecniche classiche); metodi numerici per problemi di ottimizzazione con un grande numero di variabili (per il miglioramento delle prestazioni in produzione e nella logistica). (literal)
Tecnologie
  • Le attività della commessa coinvolgono l'uso combinato e sinergico di tecnologie avanzate hardware e software per poter studiare, sviluppare e verificare sperimentalmente l'apporto di un'interazione evoluta uomo-macchina nei contesti di riferimento. Dal punto di vista hardware questo richiede l'adozione di tecnologie specialistiche quali: strumenti e tecniche per l'acquisizione e la restituzione di segnali e di immagini, per la rilevazione di identità, posizione, assetto, movimento di entità nella scena (includendo gli agenti umani), strumenti di restituzione aptica verso l'operatore, agenti robotici, ? Dal punto di vista software sono richieste tecnologie di elaborazione, analisi e caratterizzazione di segnali ed immagini, di costruzione, manipolazione e restituzione di modelli tridimensionali; di simulazione geometrica e fisica di contesti virtuali; di apprendimento; di supporto alle decisioni; di ottimizzazione e controllo di sistemi complessi ad elevata dimensionalità; di modellistica, simulazione, supervisione e controllo di processi ed impianti complessi; di interazione evoluta uomo-macchina. (literal)
Obiettivi
  • Sviluppo di sistemi sensoriali ed attuazione per: raccogliere in modo esteso attraverso molteplici modalità sensoriali informazioni da ambiente e da operatore; elaborarle/integrarle in rappresentazioni che ne facilitino la percezione/comprensione; trasmettere all'operatore attraverso molteplici canali sensoriali le rappresentazioni elaborate, sintetizzate ed interpretate dal sistema; analizzare le interazioni sistema/operatore ed il contesto per costruire strumenti di supporto alle decisioni. (literal)
Stato dell'arte
  • In molteplici contesti applicativi, anche nel settore specifico dei sistemi di produzione, la soluzione efficace di alcuni problemi richiede l'interazione collaborativa tra operatori e sistemi automatici. Ciò implica parallelamente il potenziamento delle possibilità e delle capacità di elaborazione ed analisi dei dati da parte degli strumenti automatici ma anche lo sviluppo di sistemi evoluti che rendano l'interazione uomo- macchina più naturale e produttiva. L'interazione uomo-macchina, attualmente generalmente basata su strumenti tradizionali e consolidati ma non sempre naturali ed efficienti, può essere potenziata utilizzando nuove tecnologie disponibili per sviluppare modalità sensoriali innovative ed evolute che estendano la capacità dei sistemi di raccogliere informazioni (dall'ambiente e dagli operatori con cui interagiscono) e al contempo per utilizzare modalità alternative di comunicazione con l'operatore per restituire i risultati delle analisi automatiche in forme che ne rendano la percezione e la comprensione più naturali ed immediate. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche di indagine utilizzate nella commessa seguono essenzialmente i seguenti passi: analisi del contesto applicativo di interesse ed individuazione delle sue caratteristiche problematiche con specifica attenzione alle interazioni necessarie tra le componenti strumentali e quelle umane; analisi dei flussi informativi tra contesto ed operatore e dei canali sensoriali e delle modalità possibili per realizzare tale comunicazione; realizzazione di moduli applicativi che utilizzino i canali comunicativi disponibili sia per acquisire che per restituire informazioni da e verso l'operatore nel modo più efficiente e naturale possibile; moduli che analizzino i dati disponibili ed utilizzino strategie di apprendimento, ottimizzazione, supervisione e controllo per supportare le decisioni; realizzazione di prototipi che permettano di effettuare verifiche sperimentali dell'interazione evoluta ed assistita tra contesto ed operatore. (literal)
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