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Soft modular biomimetic exoskeleton to assist people with mobility impairments

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Passi in avanti verso un futuro di maggiore mobilità con i dispositivi robotici morbidi indossabili

Per le persone con mobilità da bassa a moderata, quali gli anziani e i pazienti post-ictus, la mancanza di esercizio fisico può creare problemi nella vita di tutti i giorni, impedendo potenzialmente il recupero o il miglioramento. Alcuni ricercatori dell’UE con XoSoft hanno proprio il supporto necessario per rimanere attivi.

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Il progetto XoSoft ha sviluppato un nuovo tipo di esoscheletro morbido per gli arti inferiori per aiutare le persone con problemi di mobilità quali debolezza muscolare, perdita di funzioni sensoriali e lesioni del midollo spinale (SCI, Spinal Cord Injury). «Abbiamo sviluppato un esoscheletro biomimetico modulare seguendo un approccio progettuale incentrato sull’utente, compresa la produzione passo-passo di quattro diversi prototipi», sottolinea il dott. Jesús Ortiz, coordinatore del progetto. Progressi graduali per i prototipi Alfa, Beta 1, Beta 2 e Gamma Beta 1 è stato il primo a utilizzare tecnologie morbide per integrare il rilevamento e l’attuazione con l’indumento, mentre Beta 2 rappresenta un grande passo verso un sistema morbido completo. Gamma è invece la versione migliore. Si tratta di un sistema totalmente morbido che comprende tecnologie innovative di diversi partner che hanno lavorato insieme durante tutte le fasi del progetto, dall’identificazione delle esigenze cliniche all’integrazione finale e alla convalida del prototipo. Anche se la natura dei materiali morbidi del sistema ha un grande potenziale in termini di accettazione da parte dell’utente, è stato necessario superare tutta una serie di sfide tecniche. «Di conseguenza, abbiamo mirato a diverse aree tecniche quali l’attuazione graduale, il rilevamento morbido e il controllo biomimetico», sottolinea il dott. Ortiz. Confronto tra sistemi morbidi e duri Diversi materiali morbidi e intelligenti sviluppati dal team consentono capacità di rilevamento integrate direttamente nei tessuti/vestiti, non possibili con i sistemi rigidi classici. L’uso di nuovi materiali morbidi consente riduzione di peso, compattezza e maggiore comfort. Il monitoraggio accurato della postura assoluta in 3D e del movimento nel soggetto è importante per mantenere l’equilibrio in XoSoft. «La produzione di un sistema di attuazione morbido adatto al concetto XoSoft è stata una sfida fin dall’inizio del progetto», riflette il dott. Ortiz. Contrariamente agli esoscheletri rigidi, gli esoscheletri morbidi hanno gradi di libertà simili rispetto a un essere umano che non indossa un esoscheletro XoSoft. Sono state valutate diverse soluzioni tecnologiche e alcune di esse non erano conformi ai requisiti. «Tuttavia, con una combinazione intelligente di tecnologie e principi di attuazione, abbiamo sviluppato con successo un sistema di attuazione che ha permesso la realizzazione di XoSoft in modo modulare e scalabile». Ogni prototipo è stato testato in laboratorio con un’analisi dettagliata dei potenziali benefici. In questa configurazione, il prototipo Beta 1 è stato testato con un paziente post-ictus, mentre i prototipi Beta 2 e Gamma sono stati testati con cinque soggetti. In una seconda fase, i prototipi Beta 2 e Gamma sono stati testati in una configurazione clinica con cinque-sette soggetti. Infine, il prototipo Gamma è stato convalidato in un ambiente domestico simulato con quattro soggetti. La varietà di scenari e pazienti ha fornito un prezioso feedback sui potenziali benefici di XoSoft. Passi sicuri sulla strada per applicazioni reali in scenari reali La disponibilità dei tre prototipi completamente funzionanti (un prototipo Beta 2 e due prototipi Gamma, classificati come dispositivi medici di classe I) consentirà il proseguimento dei test e la collaborazione tra i partner oltre il progetto. Inoltre, tutti i partner sono disposti a lavorare insieme in progetti futuri ed esistono piani per presentare una proposta di progetto per il futuro finanziamento e sviluppo da parte dell’UE. «Ciò non solo migliorerà le capacità tecniche, ma concentrerà anche lo sviluppo verso un’applicazione più realistica in scenari reali», riassume il dott. Ortiz. Una maggiore sofisticazione del sistema identificherà il movimento e l'intenzione dell’utente, per fornire il livello necessario di assistenza.

Parole chiave

XoSoft, prototipo, morbido, beta, gamma, esoscheletro, modulare, mobilità

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