La mobilità autonoma delle persone cieche e ipovedenti rappresenta una sfida complessa, soprattutto in ambienti pubblici strutturati e affollati, dove la presenza di ostacoli dinamici e la complessità degli spazi rendono difficile uno spostamento sicuro e indipendente.
Le soluzioni tradizionali, pur offrendo un supporto essenziale, non consentono un accompagnamento attivo né un adattamento continuo alle condizioni ambientali e alla velocità dell’utente. Per questo motivo, negli ultimi anni è emerso un crescente interesse verso soluzioni robotiche in grado di fungere da guida fisica autonoma.
BUDD-e sta per Blind-assistive aUtonomous Droid Device: una guida robotica autonoma assistiva per persone cieche e ipovedenti, che utilizza un sistema innovativo di interazione uomo-robot con lo scopo finale di rendere spazi pubblici e servizi pienamente accessibili, funzionali e fruibili da soggetti ciechi e ipovedenti.
Come funziona
Obiettivi
Strumenti e tecnologie utilizzate
Come funziona
Il prototipo è composta da:
- Il veicolo autonomo YAPE, dotato di sensori LIDAR, telecamere e IMU per l’orientamento, il tracciamento della posizione, e l’interazione con un ambiente altamente dinamico e popolato.
- Un innovativo sistema detto “smart tether system” per l’interazione uomo-robot, dotato di cavo di collegamento con gli utenti.
Obiettivi
La progettazione di BUDD-e ha lo scopo di rendere gli spazi pubblici maggiormente accessibili, portando l’utente a una migliore esperienza degli utenti all’interno di ospedali, centri sportivi, centri commerciali e centri culturali.
Il dispositivo si configura come una guida robotica progettata per accompagnare l’utente lungo percorsi predefiniti, mantenendo un comportamento fluido e sicuro. L’obiettivo principale non è soltanto la navigazione autonoma, ma soprattutto la qualità dell’interazione fisica tra uomo e robot, elemento cruciale per garantire fiducia, comfort e usabilità durante il movimento.
La priorità del comportamento del robot è sempre subordinata alla sicurezza dell’utente e alla corretta interazione fisica. Un supervisore coordina i diversi moduli, stabilendo quale componente debba avere priorità in ogni istante, ad esempio in presenza di ostacoli o durante le fasi di avvio e arresto.
Strumenti e tecnologie utilizzate
Il sistema si basa sulla piattaforma robotica mobile auto-bilanciante a due ruote YAPE, caratterizzata da una struttura compatta e robusta, adatta sia ad ambienti interni sia esterni. La piattaforma è dotata di motori elettrici integrati nelle ruote e di un insieme di sensori propriocettivi, tra cui un’unità di misura inerziale, necessaria per garantire la stabilità e il controllo della velocità.
Sensori esterocettivi, come un LiDAR montato sulla parte superiore del robot, consentono la percezione dell’ambiente circostante e supportano le funzionalità di navigazione autonoma e rilevamento degli ostacoli.
Un elemento distintivo del sistema è rappresentato dal collegamento fisico tra il robot e l’utente, detto Smart Tether System. Questo sistema è composto da un verricello motorizzato, un cavo parzialmente rigido e un tratto elastico collegato a un’impugnatura; integra sensori di forza e di posizione, che permettono di misurare con precisione la tensione del cavo e di regolarne dinamicamente l’estensione. Esso non si limita a fungere da semplice collegamento passivo, ma è controllato attivamente per esercitare una forza costante sull’utente. Tale forza, opportunamente calibrata, consente alla persona di percepire in modo continuo la direzione di marcia senza imporre vincoli rigidi o movimenti bruschi. La scelta di un collegamento flessibile e attivo risponde a precise esigenze progettuali. L’idea è quella di rendere l’interazione naturale, ispirandosi alle modalità di accompagnamento utilizzate nelle attività sportive per persone non vedenti ed evitando fonti di pericolo in presenza di variazioni improvvise di velocità.
Dal punto di vista del controllo, l’architettura del sistema è organizzata in più moduli cooperanti. Un controllore di distanza regola la dinamica longitudinale del robot, mantenendo una distanza prefissata rispetto all’utente e adattando la velocità del robot a quella della persona guidata. Questo consente di gestire in modo fluido accelerazioni, decelerazioni e cambi di ritmo, riducendo il rischio di collisioni o strattoni. Parallelamente, un controllore di forza dedicato gestisce lo Smart Tether System, con l’obiettivo di mantenere costante la forza esercitata sull’impugnatura. In questo modo, l’utente riceve un feedback tattile stabile e coerente, indipendentemente dalle variazioni di velocità o dalle manovre del robot. A completamento del sistema, è presente una architettura di guida autonoma responsabile della localizzazione, della pianificazione del percorso e dell’evitamento degli ostacoli.
Credits
BUDD-e è un progetto del Politecnico di Milano finanziato da Polisocial Award 2021, il programma di responsabilità sociale del Politecnico di Milano, e dal progetto PRIN 2022 Control of Assistive Robots in crowded Environments (CARE, Id. 20225LX9M3). Il progetto BUDD-e si è avvalso del contributo fondamentale di volontari e di realtà associative e istituzionali, tra cui la Fondazione Istituto dei Ciechi di Milano ONLUS (in qualità di scientific advisor), il Consiglio Regionale Lombardo dell’Unione Italiana dei Ciechi e degli Ipovedenti ONLUS-APS, l’ASST Grande Ospedale Metropolitano Niguarda, YAPE S.r.l., REAL EYES SPORT, il Gruppo Sportivo Dilettantistico GSD Non Vedenti Milano ONLUS e il Servizio Sport – Area Campus Life del Politecnico di Milano.
