Analisi e implementazione di un sistema visivo sterescopico per un avatar robot teleoperato = Analysis and implementation of a sterescopic visual system for a teleoperated avatar robot

Grazie ai progressi tecnologici, sanitari e sociali, il numero di persone anziane è aumentato notevolmente negli ultimi anni. Molti Stati si trovano ora ad affrontare il problema del ricambio generazionale, poiché il numero di nuove nascite è inferiore rispetto a qualche decennio fa. Quasi tutti gli anziani soffrono di problemi fisici e di mobilità, e l'attività fisica è fondamentale per migliorare la mobilità, la forza muscolare e l'equilibrio. Un modo per affrontare la mancanza di esercizio fisico è l'uso di un tapis roulant per allenare la deambulazione. Tuttavia, camminare su un tapis roulant può risultare monotono, e gli utenti non riescono a valutare accuratamente la propria capacità di camminare in un ambiente reale. In ricerche precedenti, è stata sviluppata una soluzione per rendere l'attività fisica sul tapis roulant più realistica e coinvolgente. Il sistema di camminata virtuale è composto da un tapis roulant automatico, la cui velocità si adatta a quella dell'utente. Questa velocità viene poi trasmessa a un robot che si muove all'interno di un ambiente circostante. Per controllare la direzione del robot, l'utente utilizza un joystick. Inoltre, indossando un HMD (Head-Mounted Display), l'utente può visualizzare le immagini catturate dalle telecamere del robot, creando così un'esperienza di allenamento più immersiva e interattiva. Il sistema visivo rappresenta uno dei componenti più significativi di questa configurazione. Rispetto alle soluzioni precedenti, diversi aspetti hardware e software sono stati notevolmente migliorati. In particolare, è stato implementato un nuovo sistema visivo stereo, composto da due telecamere con un campo visivo di 200°, sostituendo la singola telecamera a 360° utilizzata in ricerche passate. Questo approccio consente di ottenere due immagini distinte dello stesso scenario, emulando così il sistema visivo umano. I due video vengono elaborati da una GPU esterna, riducendo la latenza sia nella trasmissione che nella riproduzione. Per garantire una riproduzione ottimale, è stata sviluppata una nuova metodologia di calibrazione della telecamera, progettando una superficie di riproduzione che tiene conto delle distorsioni radiali. Questa superficie produce automaticamente un'immagine chiara e priva di distorsioni, evitando la necessità di complessi algoritmi di computer vision per modificare l'immagine. La superficie analizzata è integrata in un'applicazione Unity e visualizzata dall'utente attraverso un HMD di nuova generazione (Meta Quest Pro). Per rendere l'esperienza visiva ancora più coinvolgente, è stato progettato un sistema di rotazione delle telecamere del robot, che segue i movimenti dell'HMD. In questo modo, ogni volta che l'utente ruota la testa, il sistema visivo del robot si allinea a questo movimento, creando un'interazione fluida e immersiva.In particolare, la riduzione della latenza video consente agli utenti di sentirsi più sicuri nell'utilizzo del sistema. Il nuovo sistema è rivolto alle persone anziane che hanno problemi fisici e devono svolgere un'attività fisica leggera, nonché a coloro che, costretti a rimanere a casa, desiderano fare esercizio fisico.