Wearable Haptics / Cutaneous devices / Mechano-tactile devices / Skin devices / Cutaneous-Kinesthetic dissociation / Sensory subtraction / Needle insertion: the research so far in our SIRSLab

 

 

This short post summarizes the research on wearable haptics and sensory subtraction in the recent years. The wearable cutaneous devices we have developed are presented in [1]. We have used them in several applications but the most relevant work employing them, which aims at comparing the performance of kinesthetic and cutaneous feedback, is [2]. In [2,3] we analyzed the performance of cutaneous and kinesthetic feedback in a simple teleoperation task (needle insertion in 1 DoF) pointing out how cutaneous feedback can improve the overall safety of the system. After that, we have developed other types of cutaneous devices. For instance the one presented in [4] can be attached to the end-effector of commercial kinesthetic devices (such as the Omegas) in order to be able to easily switch between cutaneous + kinesthetic and cutaneous only.

To get wearability in haptics it is very important to deal with the skin. Devices we are developing are able to apply cutaneous forces without  kinesthetic force feedback. This is of course an issue but it is mandatory if we want to have wearable device. It is a requirement for the design of the devices. Which are the errors we get in using cutaneous only stimulation instead of kinesthetic feedback? To which extent we can avoid kinesthetic feedback ? An answer to this questions has been provided in [6] in cooperation with K. Minamizawa, who developed the gravity grabber which inspired our research on wearable haptics.

 

Publications/Videos/pdf also available on our website (sirslab.dii.unisi.it)

[1] F. Chinello, M. Malvezzi, C. Pacchierotti, D. Prattichizzo. A three DoFs wearable tactile display for exploration and manipulation of virtual objects. In Proc. IEEE Haptics Symposium (HAPTICS), Volume, Pages 71-76, Vancouver, Canada, 2012. [pdf]

[2] D. Prattichizzo, C. Pacchierotti, G. Rosati. Cutaneous force feedback as a sensory subtraction technique in haptics. IEEE Transactions on Haptics, PrePrint available on IEEEXplore, 2012. [pdf]

[3] C. Pacchierotti, F. Chinello, D. Prattichizzo. Cutaneous device for teleoperated needle insertion. In Proc. 4th IEEE RAS EMBS Int. Conf. on Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob), Pages 32-37, Rome, Italy, 2012. [pdf]

[4] C. Pacchierotti, F. Chinello, M. Malvezzi, L. Meli, D. Prattichizzo. Two finger grasping simulation with cutaneous and kinesthetic force feedback. In Haptics: Perception, Devices, Mobility, and Communication. Eurohaptics 2012, Lecture Notes in Computer Science, Pages 373-382, Tampere, Finland, 2012. [video] [pdf]

[5]  K. Minamizawa, D. Prattichizzo, S. Tachi. Simplified Design of Haptic Display by Extending One-point Kinesthetic Feedback to Multipoint Tactile Feedback. In IEEE Haptic Symposium, Pages 257-260, Waltham, Massachusetts, USA, 2010. [video] [pdf]

 

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The Next Step in Robotic Neurosurgery | Techland | TIME.com

Screen Shot 2011-12-15 at 16.40.43.png

In the European Project ROBOCAST, leaded by Politecnico di Milano, the research unit at Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione at the University of Siena designed and developed the haptic loop. As reported in the time.com article:

“Needles and catheters inserted through the skull can then be moved by a probe operated by a surgeon, who can feel the resistance of the brain thanks to an advanced haptic device which gives tactile feedback to the operator of the machine. In the future, the probe will be used to perform surgical procedures not possible today, such as allowing surgeons to take a curved path from an entry point in the skull to a targeted lesion.”

Read more:

The article on time.com

http://techland.time.com/2011/11/30/the-next-step-in-robotic-neurosurgery/#ixzz1gbBHha9P

A movie on our youtube channel

http://www.youtube.com/watch?v=7v7S8YgSUG0&feature=youtube_gdata_player

Scientific paper

D. De Lorenzo, E. De Momi, R. Manganelli, I. Dyagilev, A. Formaglio, D. Prattichizzo, M. Shoham, G. Ferrigno. Force feedback in a piezoelectric linear actuator for neurosurgery. The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, 2011

http://sirslab.dii.unisi.it/pub/publi/publi/DLDeDyMaFoPrShFe-IJMRCAS11-eng.html

Domenico Prattichizzo

Presentation of our experiment project HANDS.DVI

Our experiment project Hands.dvi has been recently presented at IROS and at AUTOMATICA.IT. For more details check the section News on hands.dvi website.

Il progetto RemoTouch selezionato per l’Expo di Shangai 2010

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Il progetto RemoTouch è stato selezionato come uno dei progetti meritevoli per la presentazione all’EXPO SHANGAI 2010 Expo nell’ambito dell’iniziativa “Italia degli Innovatori” promossa dal Ministro per la Pubblica Amministrazione e l’Innovazione, Renato Brunetta, e il Commissario Generale del Governo per l’Expo 2010, Beniamino Quinteri.

Il progetto REMOTOUCH è stato selezionato insieme ad altri 265 progetti per la realizzazione di una mostra temporanea all’EXPO SHANGAI 2010 con eventi collaterali dedicati alle eccellenze tecnologiche con l’obiettivo di mettere in evidenza l’ingegno e la tradizionale inventiva italiana.

Il Ministro Brunetta ed il Commissario Generale del Governo, Beniamino Quinteri hanno tenuto una conferenza stampa sull’iniziativa Italia degli Innovatori nell’ambito della quale il progetto REMOTOUCH è stato presentato insieme ad altre cinque idee innovative.

Il comunicato stampa del ministero è leggibile al seguente indirizzo

http://www.innovazionepa.gov.it/ministro/salastampa/notizie/7088.htm

Il progetto del nostro Dipartimento è REMOTOUCH ed è reperibile al seguente indirizzo

http://remotouch.dii.unisi.it/

In breve cosa è RemoTouch:

RemoTouch è un progetto svolto dal nostro Dipartimento in cooperazione con la Tokyo University per lo sviluppo di tecnologie e applicativi per “toccare a distanza”. L’esempio paradigmatico è quello riportato in un video del sito (http://remotouch.dii.unisi.it) dove una mamma con un guanto sensorizzato tocca un bambino e trasmette a distanza le informazioni tattili al compagno che, attraverso un guanto attuato, percepisce in tempo reale l’esperienza tattile acquisita attraverso la mano della mamma

Il sistema può essere anche utilizzato per registrare esperienze tattili per poi riviverle a distanza di tempo.

Il tatto è l’unico dei cinque sensi che ha recettori sparsi su tutto il corpo e spesso è utilizzato in modo quasi inconsapevole. Il tatto è essenziale nella vita di tutti i giorni: senza il feedback tattile sarebbe molto difficile eseguire compiti semplici come ad esempio afferrare una penna e non potremmo accorgerci di eventuali situazioni di pericolo derivanti dal contatto con oggetti.

Negli ultimi anni abbiamo assistito ad un grande sviluppo e diffusione dei dispositivi elettronici volti alla “remotizzazione” dell’udito (microfoni e altoparlanti integrati nei telefoni) e della vista (telecamere e schermi dei portatili). La loro capillare diffusione ha inoltre consentito un notevole abbattimento dei costi ed una riduzione delle dimensioni a beneficio della portabilità.

RemoTouch è uno dei primi esempi di esperienza tattile remota ottenuta con dispositivi semplici, portatili e a basso costo. Si ritiene che le tecnologie per la trasmissione e per la comunicazione tattile saranno sempre più diffuse nei prossimi anni. La comunicazione tattile, può essere importante in molti contesti. Oltre a quello prima rappresentato dove c’è un grande coinvolgimento emotivo dovuto al contatto con il proprio figlio, si pensi alle comunicazioni di tipo commerciale dove ad esempio la trama e la consistenza del cuscino di un divano o di un abito viene trasmessa a distanza a qualcuno che non è potuto recarsi al particolare punto vendita. RemoTouch può essere di grande interesse in molti ambiti. In quello medico, si immagini ad esempio di poter registrare l’esperienza tattile di un paziente che esegue un esercizio di riabilitazione per poi riproporlo al medico curante o al fisioterapista per la verifica delle prestazioni. Nei social network, si immagini di arricchire la comunicazione audio video o chat con la trasmissione di sensazioni tattili per aumentare la sensazione di presenza in ambienti remoti.

Questo progetto ha visto un coinvolgimento degli studenti, in paritocolare, Claudio Pacchierotti, Lenorado Meli e Francesco Chinello, e di molti colleghi del nostro Dipartimento e senza i quali non si sarebbero potuti ottenere i risultati di cui stiamo parlando.

Per maggiori informazioni si rimanda

*** alla Conferenza Stampa del Ministero per la pubblica amministrazione e l’innovazione

http://www.governo.it/GovernoInforma/Dossier/Innovatori_italia/index.html

http://www.governo.it/GovernoInforma/Multimedia/dettaglio.asp?d=56193

*** Articolo su Affari e Finanza / Repubblica del 22 Marzo 2010

http://www.dii.unisi.it/prattichizzo/press/Repubblica-Remotouch-22Marzo2010.pdf

*** al sito del progetto RemoTouch

http://remotouch.dii.unisi.it

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2009 IEEE RAS Chapter of the Year Award


Dear Friends,

The Italian Chapter of Robotics and Automation received the 2009 Chapter of the Year Award from the IEEE Robotics and Automation Society. The award has been presented to me by our President Bruno Siciliano at the Awards Ceremony at ICRA 2009 in Kobe on Saturday, May 16, 2009.

The award is a signal of how active we are.
Congratulations to all of us !!!!

[Pictures of the event]

[News in Italian]

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AAP Announces 2008 PROSE Award Winners

The Springer Handbook of Robotics wins two PROSE Awards presented by the American Association of Publishers, Professional and Scholarly Publishing Division.

Congratulations.

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