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Smart hand economiche e leggere, con la soft robotics il Mit rivoluziona le protesi

Una protesi di mano a bassissimo costo, leggera, morbida, gonfiabile e capace di fornire elementari sensazioni tattili a chi la utilizza. E’ il prototipo messo a punto dal Mit di Boston, l’università statunitense centro di eccellenza mondiale nel campo della tecnologia. La nuova protesi, sviluppata assieme alla Shanghai Jiao Tong University, ha un costo di 600 dollari, 16 volte meno i circa 10 mila delle protesi attualmente in commercio.

A cambiare non è solo il prezzo, ma il peso (da circa mezzo chilo si passa a meno di 300 grammi), e la tecnologia, basata sulla soft robotics. Non più protesi di metallo e plastica rigida azionate da motori, ma un guanto di silicone morbido, dal peso simile a quella di una mano umana, munito di elastometri capaci di attivare il movimento in una modalità simile a quella utilizzata dai muscoli.

Soft robotics, palloncini gonfiabili e sensori

Fino ad oggi la stragrande maggioranza delle protesi era infatti azionata da motori meccanici. Le mani bioniche assomigliavano a quelle di un robot, ricordando alla lontana quelle che il cinema di Holliwood ha mostrato a metà degli anni 80 nel film Terminator.

La smart hand del Mit invece si basa sulla soft robotics, e questo significa che al posto dei motori elettrici c’è un sistema pneumatico ad aria guidato da sensori e capace di attivare le dita della mano, composte da palloncini gonfiabili, attraverso degli elastometri.

Il sistema è capace di guidare il movimento verso posizioni specifiche: un pugno chiuso, due e tre dita che prendono un oggetto, un palmo della mano a coppa. I volontari che hanno testato la smart hand del Mit sono stati in grado di eseguire operazioni complesse come aprire la zip di una valigia, prendere una patatina, impugnare correttamente un bicchiere di vino.

Come funziona la smart hand del Mit

Il sistema pneumatico si basa su di una pompa e su di una serie di valvole, più un sensore EMG, un sensore elettromiografico capace di misurare i segnali elettrici generati dai neuroni di movimento per controllare i muscoli degli arti.

I segnali vengono inviati dal cervello, il sensore li capta e dà gli ordini alla smart hand in modo da attivare la pompa, che a sua volta fornisce la pressione corretta alle singole dita. Queste, formate da semplici palloncini, saranno attivate alla bisogna tramite valvole capaci di convogliare la pressione generata della pompa, e quindi gonfiare questo o quel settore delle dita.

Le mani robotiche in stile terminator sono ormai il passato: sul mercato mani flessibili, soffici, ispirate alla natura

Su ciascun dito è stato anche inserito un sensore di pressione, capace di produrre un segnale elettrico proporzionale alla pressione esercitata. Ogni sensore è collegato ad una specifica zona dell’avambraccio dell’utente, ed è quindi in grado di generare un segnale elettrico di ritorno che sarà interpretato dal cervello e trasformato in una vera, per quando elementare, sensazione tattile.

La smart hand del Mit è stata brevettata, e ora il team di ricerca sta lavorando sul miglioramento delle sensazioni tattili, e su come passare dal prototipo alla produzione di massa. Si stima che nel mondo ci siano almeno 5 milioni di persone bisognose di protesi per gli arti superiori.

Muscoli artificiali bio-ispirati

“Siamo sempre stati abituati a pensare alla robotica come a bracci robotici che vediamo nelle linee industriali di assemblaggio o ad umanoidi composti da ingranaggi e meccanismi con motori e parti rigide – commenta Lorenzo Agostini, ricercatore Unibo specializzato nella soft robotics e ceo della startup Adaptronics – Grazie ai passi avanti nella scienza dei materiali, nelle nuove metodologie di trasduzione per trasformare, unita alla rivoluzione digitale, è oggi possibile parlare di soft-robotica, ossia di meccanismi intelligenti bio-inspirati“.

“L’utilizzo di polimeri elastomerici come la gomma iper elastica di un palloncino, e l’evoluzione tecnologica della fabbricazione additiva come le stampe 3d, permette oggi di avvicinarsi sempre di più a realizzare muscoli artificiali come quelli dell’essere umano”.

“Una svolta tecnologica che permette di risolvere problemi vicini alla natura dell’uomo, come avere la possibilità di recuperare un arto perso con uno artificiale, capace di avere il senso del tatto, di essere conforme al nostro corpo, e naturale nei movimenti. A mio avviso però, la più grande innovazione sta nella meccanica e scienza dei materiali, che sono ultra deformabili e soft”.

Per approfondire: Inflatable robotic hand gives amputees real-time tactile control


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