Gli esoscheletri robotici raggiungono il giusto equilibrio
Mantenere l’equilibrio ed evitare di cadere può risultare molto impegnativo per gli anziani, i pazienti con lesione al midollo spinale o i lavoratori che eseguono mansioni difficili e faticose. I principali esempi si riscontrano frequentemente in edilizia, nel sollevamento di carichi pesanti, nel soccorso in montagna o semplicemente nella movimentazione di persone con compromissioni fisiche. Gli esoscheletri disponibili al momento e i loro limiti Il progetto BALANCE (Balance Augmentation in Locomotion, through Anticipative, Natural and Cooperative control of Exoskeletons), finanziato dall’UE, ha eseguito ricerche e progettato esoscheletri che forniscono un sostegno per stare in piedi e camminare, evitando al tempo stesso le cadute. “Si prospettano future applicazioni negli esercizi in fase di riabilitazione e nel sostegno avanzato degli anziani, oltre ovviamente a tutti quei casi in cui occorre evitare di cadere ed è indispensabile mantenere l’equilibrio,” dichiara il dott. Jan Veneman, coordinatore del progetto. Attualmente, si utilizzano esoscheletri d’avanguardia per consentire la mobilità a pazienti paralizzati con lesioni al midollo spinale per brevi periodi. I prodotti a esoscheletro forniscono un supporto al peso attraverso la gamba in appoggio e il movimento rotatorio a sostegno nella gamba che cammina. Non consentono però in alcun modo di gestire la postura generale o di mantenere l’equilibrio. In questi casi, per evitare più efficacemente la caduta, si impiegano stampelle, barre di supporto a mano, imbracature aeree o anche l’assistenza di un’altra persona. I sistemi BALANCE e la nuova robotica La ricerca BALANCE nutriva principalmente l’ambizione di misurare l’equilibrio umano e trovare modi per applicarlo a sistemi robotici. Negli algoritmi è integrata la perdita dell’equilibrio misurata in tempo reale durante il movimento. I nuovi dispositivi robotici che spingono gli esseri umani in una direzione specifica hanno misurato gli elementi che controllano l’equilibrio e come questo venga raggiunto. I ricercatori hanno anche predisposto modelli dell’equilibrio umano e delle modalità di reazione delle persone al supporto del movimento. Sono stati sviluppati approcci totalmente nuovi in cui l’esoscheletro non oppone alcuna resistenza all’utente (controllo di trasparenza) e segue la rotazione del capo che inizia a voltarsi in posizione dell’esoscheletro. Per la prima volta, i ricercatori hanno utilizzato un esoscheletro per riuscire a sostenere un’andatura reattiva a impulsi mentre si sta in piedi e si cammina. Un rilevante svantaggio degli attuali sistemi indossabili di registrazione del movimento consiste nella distorsione della misurazione dovuta alle strutture metalliche e ai componenti elettrici. Per risolvere il problema, BALANCE, insieme ad altri, ha sviluppato una tuta di registrazione del movimento indossabile resistente ai disturbi magnetici. Dal laboratorio di analisi del movimento al campo degli esoscheletri robotici in cooperazione con l’uomo L’ingegnosità dei ricercatori del progetto è stata la forza trainante alla base dell’esoscheletro EMY, sviluppato congiuntamente con altri progetti che hanno subito notevoli ritardi. È stato necessario formulare una strategia di mitigazione, che implicasse la ripianificazione integrale della seconda metà del progetto e l’utilizzo di LOPES II e BAR-TM. LOPES II, sviluppato da altri componenti del consorzio, è un esoscheletro basato su pedana mobile, mentre BAR-TM è un robot di supporto pelvico. I risultati del progetto, trasferendo gli esiti pratici di BALANCE nei centri di riabilitazione del movimento, sono stati utilizzati per valutare e far esercitare all’equilibrio pazienti con ictus, tramite dispositivi robotici sviluppati dalla ricerca BALANCE. Il progetto ha anche contribuito in modo significativo a varie iniziative spin-off (derivate), tra cui lo European Network on Wearable Robots, gli standard di sicurezza secondo l’Organizzazione internazionale per la standardizzazione e la Commissione elettrotecnica internazionale, in relazione alle applicazioni degli esoscheletri per l’assistenza personale e di tipo medico e la costituzione di una rete di riferimento in Europa. “Sono stati compiuti passi concreti verso la commercializzazione insieme ai brevetti, in relazione a tre soluzioni: la tuta di registrazione del movimento magnetico-resistente; gli algoritmi per misurare la qualità dell’equilibrio in tempo reale; BAR, per la valutazione dell’equilibrio e gli esercizi in fase di riabilitazione dopo l’ictus,” spiega il dott. Veneman. “Ora il progetto è terminato e ogni partner procederà a sviluppare i propri contributi al progetto BALANCE.” Secondo l’opinione del dr. Veneman sul futuro della robotica in questo campo in rapida espansione: “L’obiettivo finale sta nel giungere a un esoscheletro che cooperi senza soluzione di continuità con l’utilizzatore umano.”
Parole chiave
BALANCE, equilibrio, esoscheletro robotico, caduta, riabilitazione
