Robot indossabile anti-caduta: una nuova generazione di esoscheletri

Si apre una nuova era per i robot indossabili: ancora una volta, l’Istituto di Biorobotica della Scuola Superiore Sant’Anna a Pisa insieme al Politecnico di Losanna (EPFL, Svizzera) ha messo a punto un nuovo modello di esoscheletri, in grado non solo di percepire e controllare il movimento umano ma anche di prevenire il pericolo di una caduta. La tecnologia dell’esoscheletro, ancora in fase di sperimentazione, è stata pubblicata su Scientific Reports.

La fase di sperimentazione è avvenuta e perdura tutt’ora presso il centro di riabilitazione “Don Carlo Gnocchi”, dove l’ “esoscheletro intelligente” è stato testato grazie ai pazienti anziani del centro. Le applicazioni del nuovo modello, inoltre, potrebbero essere molteplici.

Dalla bio meccanica all’interazione uomo- macchina

Il ricercatore Vito Monaco spiega “Allo stato attuale, gli esoscheletri robotici sono prevalentemente progettati per assistere le persone nello svolgimento di movimenti volontari. Il nostro studio dimostra che una piattaforma robotica indossabile può interagire in maniera efficace con l’individuo, producendo un’adeguata reazione a seguito di uno scivolamento. Questi risultati forniscono nuove prospettive ai ricercatori. L’auspicio è che essi siano in grado di sviluppare ‘piattaforme robotiche’ in grado di assistere i potenziali utilizzatori sia durante compiti motori volontari che durante quelli inattesi, quali le incipienti cadute, con evidenti benefici per i soggetti stessi”. La più grande sfida per i progettatori di sistemi robotici, infatti, sarebbe proprio la volontà umana, ossia il comportamento. “L’obiettivo è il raggiungimento di un sistema unico tra uomo e macchina, in modo tale che possano interagire indisturbati”.

L’esoscheletro in fibra di carbonio è leggero e facile da personalizzare, in modo da adattarsi pienamente al paziente che ne fa uso. L’equilibrio e il controllo posturale sono implementati grazie a sofisticate strategie di controllo dei motori sia per garantire stabilità che per prevenire le cadute. “L’adattamento di questo prototipo al paziente richiede meno di 60 secondi, per regolare taglia e l’andatura della persona che lo indosserà” spiega Silvestro Micera, bioingegnere e neuroscienziato all’Isitituto di Biorobotica e dell’EPFL.

Il dispositivo viene “indossato” all’altezza delle anche, con bretelle in fibra di carbonio. In seguito alla personalizzazione, l’esoscheletro studia ed individua la particolarità che caratterizza l’andatura del paziente, lo schema della sua “camminata” e della sua falcata. L’algoritmo identifica le possibili discrepanze nel movimento rispetto ad un andamento normale (come può essere l’incipit di una caduta) e li “risolve” controllando i motori, che esercitano una pressione maggiore sulla parte superiore delle gambe in modo da ripristinare così la stabilità. L’intero sistema non provoca nessun disturbo all’utente.

“Mi sento più sicuro con l’esoscheletro addosso” asserisce uno dei pazienti del centro.

Questo dispositivo non apre solo le porte ad un nuovo modo di vivere la robotica per i pazienti anziani con ridotta stabilità, ma verrà impiegato anche per agevolare la vita di pazienti con ridotta motilità in seguito ad amputazioni o lesioni neurologiche, cercando di ripristinare al meglio autonomia e liberà. Saranno inoltre di aiuto nell’ambito sanitario e nella produzione manifatturiera.

“Questo studio pone le basi per immaginare una nuova generazione di esoscheletri che dimostri una reale efficacia al di fuori dei laboratori di ricerca, grazie alle funzioni che aumentano le capacità di movimento di coloro che li indossano, rendendone il cammino più stabile e sicuro”.

Conclude Vitiello.