Un progetto per il controllo delle condizioni psicofisiologiche in ambienti estremi
L’idea complessiva alla base del progetto BMI Focus è lo sviluppo di un sistema di misura e di potenziamento delle abilità cognitive, delle funzioni motorie ed emotive per il controllo dello stress nell’uomo in condizioni estreme. Rispondere ad una tale esigenza è particolarmente importante per quei soggetti che operano in condizioni e contesti dove non sono permessi errori nelle attività operative, come ad esempio per gli astronauti durante le attività di pilotaggio di veicoli spaziali. BMI Focus intende integrare un sistema di neuro-stimolazione con una piattaforma di addestramento in grado di riprodurre alcune operazioni critiche per le attività spaziali tra le quali:
- le operazioni di guida dei veicoli di esplorazione spaziale (come i rover);
- le operazioni di docking tra i veicoli spaziali;
Tutte queste attività necessitano di condizioni psicofisiologiche ottimali e rappresentano fasi delicate nei viaggi interplanetari, come per Marte e per la Luna, in cui la vita stessa degli astronauti è a rischio, e la cui riuscita è cruciale per il successo dell’intera missione.
Realtà virtuale immersiva per la simulazione degli scenari
Nell’ambito del progetto BMI Focus, grazie all’integrazione delle competenze dei partner coinvolti, è stato realizzato un sistema di realtà virtuale ed un sistema aptico indossabile dal soggetto, costituito da un dispositivo robotico per gli arti superiori (braccia e mani), capace di registrare il movimento del soggetto e di esercitarvi delle forze. In questo modo, tramite l’attuazione biomeccanica, è possibile rendere pienamente reale l’esperienza di simulazione (ad es. simulando in modo efficace gli effetti a livello muscolare e scheletrico della riduzione/assenza di gravità). Il sistema aptico indossabile è combinato con un sistema di realtà virtuale (VR) immersiva in un sistema integrato di simulazione (SIS). Il SIS è in grado di variare le situazioni di simulazione in diversi scenari, con differenti livelli di difficoltà, introducendo imprevisti o problematiche, in modo da sottoporre il soggetto ad un carico di stress acuto variabile.
Sigma progetta e sviluppa per BMI Focus il Rover
Nell’ambito dello sviluppo della piattaforma di addestramento per il pilotaggio di veicoli spaziali sia in condizioni di simulazione sia in condizioni reali, Sigma Ingegneria si è occupata della realizzazione di un UGV (Unmanned Ground Vehicle), ovvero un rover terrestre a pilotaggio remoto ed autonomo. Integrato in questa piattaforma, è previsto un sistema di neurostimolazione che sarà adattivo e gestito mediante un’analisi in tempo reale dei segnali psico-fisiologici, (elettroencefalografia, elettromiografia, elettrocardiografia, respirogramma, risposta galvanica cutanea), dei parametrici biomeccanici del soggetto, dei parametri ambientali, di simulazione e di guida al fine di incrementare ed ottimizzare le funzioni cerebrali cruciali per il raggiungimento dei compiti preposti di pilotaggio del rover stesso.
Perché un rover per BMI Focus?
Il rover sviluppato nell’ambito del progetto è in grado di operare in ambiente esterno ed è dotato di sensori di sicurezza, con gestione tramite safety controller, per evitare la collisione con persone o altri veicoli. Tutto il sistema è equipaggiato con un sistema proprietario di guida autonoma (ADS) e può essere pilotato manualmente con una Ground Control Station (GCS), sfruttando un ambiente di visione con casco di realtà aumentata, per una operatività completamente immersiva. Le quattro ruote motrici sterzanti ed indipendenti permettono ogni tipo di manovra, anche su terreni accidentati o con fango. Un sistema di questo tipo si rivela molto utile per vari obiettivi:
- testare le operazioni di guida dei veicoli nell’esplorazione spaziale;
- la simulazione degli errori dell’uomo in condizioni estreme di stress fisiologico;
- la possibilità di avere un carico utile attivo fino a 150 kg (il suo telaio è infatti ottimizzato per ospitare diverse tipologie di payload);
- strutturare una virtual reality dinamica ed immersiva.
Sviluppi futuri: validazione in ambito spazio ed inserimento di ulteriori payload
L’importanza di addestrare gli astronauti ad alcune condizioni fisiche ambientali presenti nello spazio, non facilmente riproducibili sulla terra, rende necessario lo sviluppo del sistema sviluppato in BMI Focus, per stare al passo con lo stato dell’arte tecnologico, quindi giungere ad una validazione degli strumenti e della metodologia a livello internazionale.
Insieme ad un aumento delle performance della piattaforma robotica, il Rover, mediante integrazione di tecnologie e profili di missione propri dell’ambito spaziale, sarà presa in considerazione l’integrazione di nuovi payload per svolgere ad esempio compiti di analisi o prelievo di oggetti o campioni.
Con l’obiettivo quindi di una validazione da parte di una o più agenzie spaziali, l’integrazione del veicolo in una piattaforma avanzata per l’addestramento attivo e la definizione di una procedura dettagliata di simulazione rappresentano il focus di questi nuovi sviluppi.
Partner del progetto BMI Focus:
- Costruzioni Novicrom
- Europeane Aircrane
- Scienza Machinale
- Sigma Ingegneria srl
- Gigapiù
- Humanwear
- Dreamslab
- Università di Pisa
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Estremi di riferimento:
Bando: POR FESR 2014-2020 Azione 1.1.5 Sub-azione a1 Bando 1
Decreto approvazione n: 7165 del 24/05/2017
Contributo concesso totale: € 359.283,15
Soggetto erogante: Sviluppo Toscana Spa
