Pisa – Il primo robot indossabile, in grado di promuovere il recupero dell’equilibrio di una persona a seguito di uno scivolamento, è stato sviluppato dai ricercatori dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e dell’EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) di Losanna, in Svizzera. L’efficacia di questo dispositivo è stata testata sui pazienti del centro di riabilitazione “Don Carlo Gnocchi” di Firenze, dove proseguono i test. La robotica indossabile, che aumenta la capacità di movimento nelle persone fragili a causa di invecchiamento o patologie, è realtà da tempo: grazie a questo nuovo sistema indossabile compie un ulteriore avanzamento e si propone come strumento per ridurre il rischio di caduta. La tecnologia è stata descritta in un articolo pubblicato oggi sulla rivista “Scientific Reports”.
I ricercatori della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e dell’EPFL di Losanna hanno progettato un prototipo di “esoscheletro intelligente”, leggero e facile da personalizzare, in grado di identificare la perdita di equilibrio dovuta ad uno scivolamento e, allo stesso tempo, di facilitare il recupero della stabilità. Si tratta di un dispositivo indossabile che coadiuva la persona che lo utilizza durante compiti motori quotidiani, quali la locomozione, ed è in grado di assisterla a seguito di uno scivolamento improvviso, contribuendo a evitare un evento imprevedibile come può essere una caduta.
L’esoscheletro è stato progettato come ausilio per le persone anziane, in modo da prevenire possibili lesioni dovute a una caduta: in Europa il 40 per cento degli anziani è coinvolto in incidenti mortali provocati dalla perdita di equilibrio. Tuttavia, questo esoscheletro potrebbe trovare altri utilizzi nell’agevolare persone con ridotta mobilità, a seguito di amputazioni o di danni neurologici, che potranno usarlo per svolgere le loro attività quotidiane con maggiore libertà e autonomia. L’esoscheletro sviluppato alla Scuola Superiore Sant’Anna e all’EPFL, descritto su “Scientific Reports”, è impiegato come ausilio per gli arti inferiori e, grazie ai progressi della tecnologia, non assomiglia a quella sorta di ingombrante “armatura” vista in alcuni film di fantascienza.
“Il nostro esoscheletro intelligente – commenta Silvestro Micera, bioingegnere e neuroscienziato dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna e dell’EPFL – è leggero e facilissimo da personalizzare, in base alle esigenze dei pazienti. L’adattamento di questo primo prototipo che stiamo testando a Firenze richiede meno di 60 secondi, per regolare la taglia e l’andatura della persona che lo indosserà”.
L’innovazione tecnologica su base scientifica: dalla biomeccanica umanoide all’interazione tra uomo e robot.“Allo stato attuale – sottolinea il ricercatore Vito Monaco – gli esoscheletri robotici sono progettati in maniera prevalente per assistere le persone nello svolgimento di movimenti volontari. Il nostro studio dimostra che una piattaforma robotica indossabile può interagire in modo 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 cadute nella fase iniziale, con evidenti benefici per i soggetti stessi”. Vito Monaco ritiene che la natura variabile del comportamento umano rappresenti la principale sfida per i ricercatori che si occupano della progettazione di sistemi robotici indossabili. “Siamo fiduciosi che nel prossimo futuro, anche applicando i risultati di questo studio, si potranno sviluppare nuove soluzioni per far interagire persone e robot come fossero un unico sistema”, conclude Vito Monaco.
Il sogno di una nuova generazione di esoscheletri robotici.Nicola Vitiello si è occupato di sviluppare sistemi robotici per la riabilitazione, leggeri e indossabili con facilità. Crede che nei prossimi anni l’uomo potrà contare sempre più sull’ausilio di robot indossabili. “Queste tecnologie – spiega – hanno iniziato a muovere i primi passi. Il nostro studio pone le fondamenta che permettono di immaginare una generazione nuova di robot leggeri e indossabili, che aumentano le capacità di movimento di utenti con piccole disabilità agli arti inferiori, fornendo loro maggiore forza ed equilibrio per affrontare la vita di ogni giorno”, aggiunge Nicola Vitiello.
Come funziona l’esoscheletro che previene le cadute. Intanto, alla “Fondazione Don Carlo Gnocchi” di Firenze proseguono i test sui pazienti. Tra essi c’è Carlo Bertelli, 69 anni, che indossa l’esoscheletro, un dispositivo sistemato all’altezza delle anche, con bretelle in fibra di carbonio. I ricercatori attorno a lui stringono dadi e bulloni e il soggetto è pronto per testare la nuova tecnologia. “Mi sento più sicuro con l’esoscheletro addosso”, vuole puntualizzare il paziente mentre si trova sul tapis roulant che potrebbe inaspettatamente farlo scivolare e cadere: l’esoscheletro che indossa favorirà il recupero dell’equilibrio riducendo il rischio di caduta. L’esoscheletro, dopo essere stato personalizzato, individua le particolarità dell’andatura del paziente, lo schema del suo incedere e della sua falcata. Fissato il modello, l’algoritmo è in grado di identificare gli scostamenti rispetto all’andatura normale, cioè il principio di una caduta. Quando la caduta viene avvertita come imminente, i motori esercitano una pressione sulla parte superiore delle gambe ripristinando la stabilità della persona che indossa l’esoscheletro. Un aspetto importante di questo sistema è che non provoca alcun disturbo al soggetto, soprattutto quando cammina con regolarità e il principio della caduta non si è ancora presentato. I passi successivi saranno tesi sia a migliorare il dispositivo sotto il profilo cosmetico, al fine da renderlo accettabile anche fuori da un laboratorio, che a generalizzare i risultati ottenuti fin qui per diversi tipi di perturbazioni, così da verificarne l’efficacia nella realtà quotidiana, senza il controllo da parte dei ricercatori.
Esoscheletri e società. Sempre secondo Nicola Vitiello i robot indossabili saranno parte integrante di nuovi scenari sociali, letteralmente pervasi dalle applicazioni delle tecnologie dell’informazione e della comunicazione (ICT). Gli esoscheletri saranno di aiuto in molteplici ambiti: dal settore sanitario e di cura della salute alla produzione manifatturiera. Tuttavia, il raggiungimento di questo obiettivo, come sottolinea Nicola Vitiello, sarà possibile soltanto quando gli esoscheletri saranno dotati di funzioni – come quelle descritte nello studio pubblicato oggi – che possano essere di effettivo aiuto nella vita di ogni giorno. “Questo studio – aggiunge Vitiello – 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”.
Foto in basso : I ricercatori della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e dell’EPFL di Losanna