Home   >   Tecnologie   >   Mano robotica con motoriduttore MICROingranaggi per l’IIT

Mano robotica con motoriduttore MICROingranaggi per l’IIT

Pubblicato il 8 febbraio 2022
Microingranaggi motoriduttore mano protesica robotica Hannes IIT

Hannes è la mano protesica di derivazione robotica realizzata nel 2018 dal Rehab Technologies Lab, laboratorio congiunto nato dalla collaborazione tra l’IIT e Inail, che impiega uno speciale motoriduttore sviluppato ad hoc da MICROingranaggi.

Si tratta di una mano mioelettrica, basata su un sistema sottoattuato che utilizza un solo motore e due sensori, applicati alle terminazioni nervose nel moncone del paziente. I sensori EMG (elettromiografici) intercettano e leggono i segnali elettrici che partono dal cervello per comandare il movimento, poi puliti e amplificati tramite una sorta di intelligenza interna. I segnali vengono quindi trasmessi a una scheda motore che invia l’input al motore responsabile del movimento delle dita. A differenza delle protesi complesse già presenti sul mercato, che in genere i pazienti fanno fatica a imparare a utilizzare, la soluzione sviluppata dal progetto Hannes è invece facile da usare e controllare, come spiega Samuel Stedman, mechanical and robotics engineer dell’IIT, che qui ripercorre la fasi del progetto e la collaborazione con MICROingranaggi.

“Ogni anno Inal spendeva milioni di euro per l’acquisto di mani protesiche da produttori stranieri e ha iniziato a valutare la possibilità di svilupparne una internamente in Italia – racconta Stedman -. Così cinque anni fa è partito il progetto di Hannes, finalizzato allo sviluppo di una mano protesica basata su un sistema sottoattuato, ovvero su un tipo di meccanismo che avesse un solo motore, ma 5 o 6 gradi di libertà (i cosiddetti DOF, degree of freedom).
 La scelta di basare il progetto su un sistema di questo genere ha fatto sì che Hannes avesse un funzionamento molto diverso da quello della gran parte di protesi presenti sul mercato, poiché, grazie a una sorta di ‘intelligenza’ incorporata nel prodotto stesso, riusciva ad adattarsi in automatico in maniera molto naturale all’oggetto che stava andando ad afferrare, indipendentemente dalle caratteristiche intrinseche dell’oggetto stesso (duro, morbido, grande, piccolo). Il tutto senza la necessità di un controllo eccessivamente sofisticato”.

Grazie ai sensori EMG impiantati in posizione ben precisa rispetto ai muscoli recisi del braccio amputato, Hannes consente di catturare e trasformare in movimento i segnali che arrivano dal cervello quando il paziente cerca di muovere la mano che non esiste più.

“Gli impulsi elettrici intercettati e letti da questi sensori EMG vengono successivamente amplificati per essere mandati a un’altra scheda posizionata all’interno della mano – prosegue Stedman -. Qui il segnale viene pulito, filtrato e inviato a una scheda motore (il cosiddetto interprete) presente sulla mano protesica, responsabile di dare al motore l’input di muoversi, e permettendo quindi alla mano di aprirsi e chiudersi. Al motore della mano è collegato un motoriduttore sviluppato da MICROingranaggi, che è situato nella parte centrale e che, tramite una particolare puleggia, comanda una serie di cavi che passano in mezzo a tutte le dita permettendo alla mano di muoversi in un modo preciso e articolato, adattandosi in automatico all’oggetto afferrato. Il sistema sottoattuato che abbiamo sviluppato, unito al motoriduttore progettato da MICROingranaggi, permette di avere una presa molto naturale e facile da controllare“.

L’obiettivo del progetto era infatti realizzare un mano protesica che desse maggiore controllo da parte del paziente e più facilità nell’imparare e utilizzarla. Le mani protesiche oggi disponibili sul mercato sono difatti generalmente molto complesse, dotate di un motore per ogni dito. Ciò consente sì di muovere ogni dito autonomamente, ma rende anche estremamente complesso il controllo di tanti gradi di libertà senza il supporto di una app esterna a cui il paziente deve ricorrere ogni volta per selezionare sullo smartphone il tipo di presa di cui intende servirsi. Con il risultato di rendere macchinoso e complicato un compito che dovrebbe essere invece molto naturale e diretto, portando così spesso il paziente a demandare all’altra mano tutte quelle operazioni che con la protesi non riesce a svolgere in modo semplice.

“Noi abbiamo deciso di andare nella direzione opposta – spiega quindi Stedman -, sviluppando una mano protesica che avesse il 95% delle funzionalità di altri prodotti analoghi presenti sul mercato, ma che fosse più facile da controllare e che avesse un decimo del prezzo (tra i 5mila e i 10mila euro contro i 35mila o gli 45mila). La scelta infatti di integrare due soli sensori EMG (mano aperta, mano chiusa) e un solo motore permette da un lato di ridurre molto il prezzo finale e, dall’altro, una maggiore semplicità di controllo e quindi di utilizzo”.

All’avvio del progetto, il gruppo di lavoro aveva già sviluppato internamente un proprio motoriduttore, che risultava però essere eccessivamente rumoroso e con scarsa stabilità. Da qui la decisione di rivolgersi a una realtà esterna che avesse grande esperienza e competenze in questo ambito, e la scelta è caduta su MICROingranaggi, realtà tra le più note in Italia nel campo. “Durante il primo incontro abbiamo raccontato a MICROingranaggi il progetto spiegando cosa ci serviva esattamente – dice quindi Stedman -: un motoriduttore che avesse peso e dimensioni contenute, che fosse silenzioso, che avesse una forza notevole sul cavo, che avesse un basso numero di vibrazioni e determinati attriti di funzionamento. Questo perché un minor attrito (in termini di energia persa durante il funzionamento) avrebbe permesso di utilizzare, a parità di sforzo, un motore meno potente, con conseguente maggiore durata delle batterie a parità di utilizzo”.

Grazie al motoriduttore sviluppato da MICROingranaggi, la mano di Hannes è oggi in grado di esercitare una forza di presa fino a cinque volte superiore a quella delle altre mani protesiche presenti sul mercato. L’azienda ha inoltre consegnato una soluzione composta da motoriduttore e puleggia già pronti, che vengono installati all’interno della mano in pochi passaggi.

 

Fonte immagine: MICROingranaggi

Iscriviti alle newsletter »


Contenuti correlati

Scopri le novità scelte per te x