• assistive devices
• Braille display
• haptic devices
• tactile flow
• tactile illusions

Lo scopo di questa tesi è quello di investigare il ruolo che i segnali derivati dal senso del tatto hanno nella rappresentazione del movimento e dello spazio. È ben noto dalla letteratura che gli stimoli cutanei giocano un ruolo di cruciale importanza nella percezione delle proprietà fisiche degli oggetti che vengono toccati (forma, struttura ecc..). Tuttavia, i mecanorecettori tattili sono importanti anche nella costruzione di una rappresentazione percettiva dello spazio e del movimento e nella guida e controllo dei movimenti umani. Studiare e modellare matematicamente le componenti di questi fenomeni è importante non solo per fare luce sui meccanismi neuroscientifici del sistema sensorimotorio umano, ma anche per progettare dispositivi artificiali e protocolli sperimentali per l' interazione uomo-macchina avanzata e per applicazioni assistive.
Per quanto riguarda la rappresentazione spaziale mediata dal senso del tatto, vale la pena citare il caso del codice Braille, che viene utilizzato per trasmettere stimoli alfanumerici a persone ipovedenti attraverso l' esplorazione tattile di una distribuzione spaziale di una matrice di punti. Tuttavia, il design di display Braille aggiornabili presenta delle sfide importanti, che sono legate alle dimensioni, ai costi e all' approvazione dell' utilizzatore.
Nella prima parte della mia tesi, presento il design e la caratterizzazione di una singola cella Braille aggiornabile, basata su attuazione elettromagnetica. Questo è stato testato sia con persone bendate sia con esperti lettori Braille ipovedenti, che lo hanno valutato positivamente e hanno fornito validi suggerimenti su come poterlo utilizzare nella vita di tutti i giorni.
Nella seconda parte della mia tesi, analizzo il ruolo del senso del tatto nel fornire feedback propriocettivi per guidare i movimenti della mano. A questo scopo, ho usato un ben consolidato fenomeno percettivo per dissociare la stima della direzione di movimento proveniente dal senso del tatto da quella proveniente dal sistema muscolo-scheletrico. In seguito, ho sviluppato un modello di filtro di Kalman per modellare l' integrazione delle stime provenienti dai due diversi sistemi sensoriali, in diverse condizioni sperimentali.
Infine, in questa tesi, vengono discusse applicazioni dei risultati sperimentali ottenuti nell' ambito della valutazione clinica del deficit del senso del tatto così come nell' ambito dell' interazione avanzata uomo-macchina e della realtà aumentata.

It is well known from the literature that cutaneous touch plays a crucial role in the perception of the physical properties of the objects (e.g. shape, texture). However, tactile mechanoreceptors are also important in building a perceptual representation of space and motion and in guiding and controlling human movements. Unveiling and mathematically modeling the components underpinning these phenomena is important not only to shed light on the neuroscientific mechanisms of the human somatosensory system, but also to design artificial devices and experimental protocols for advanced human-machine interaction and assistive applications.
Regarding touch-mediated spatial representation, it is worth citing the case of the Braille code, which is used to convey alphanumeric stimuli to visually impaired people through tactile exploration of the spatial distribution of a dot array. However, the design of refreshable Braille displays comes with important challenges, which are related to dimensions, costs as well as users' acceptance. In the first part of my thesis, I present the design and characterization of a single cell refreshable Braille display based on electromagnetic actuation. This prototype was tested with both blindfolded participants and blind expert Braille code readers, who positively evaluated it and provided significant suggestions on how to foster the translation of this device from the lab to everyday life usage.
In the second part of my thesis, I analyze the role of touch and more specifically skin-mediated stimulation in providing auxiliary proprioceptive feedback to guide hand movements.
To this aim, I used a well-established perceptual phenomenon to dissociate the estimate of reaching direction from touch and musculoskeletal proprioception and I developed a Kalman filter to model the integration of these two types of sensory cues, in different experimental conditions. The application of the experimental outcomes to clinical assessment of tactile sensory impairment as well as to advanced human-machine interaction and augmented reality are finally discussed.