Gli ingegneri della UC Riverside stanno sviluppando “abbigliamento” robotico a basso costo per aiutare i bambini con paralisi cerebrale ad acquisire il controllo sui movimenti delle braccia.
Configurazione sperimentale dell’interazione delle maniche robotiche proposte. Credito immagine: Jonathan Realmuto/UCR
La paralisi cerebrale è la causa più comune di grave disabilità fisica nell’infanzia e i dispositivi previsti per questo progetto hanno lo scopo di offrire un’assistenza quotidiana a lungo termine a coloro che convivono con essa.
Tuttavia, i robot tradizionali sono rigidi e non mettono a proprio agio il corpo umano. Abilitato da una sovvenzione di 1,5 milioni di dollari dalla National Science Foundation, questo progetto sta adottando il nuovo approccio della costruzione di dispositivi da tessuti morbidi, facilitando un funzionamento più naturale degli arti.
“I materiali duri non interagiscono bene con gli esseri umani”, ha affermato Jonathan Realmuto, assistente Professore di ingegneria meccanica dell’UCR e responsabile del progetto. “Quello che stiamo cercando utilizzando materiali come nylon ed elastico, sono essenzialmente indumenti robotici”.
Immagine concettuale del dispositivo di assistenza proposto. Credito immagine: Jonathan Realmuto/UCR
Questi indumenti conterranno regioni sigillate ed ermetiche che possono gonfiarsi, diventando temporaneamente rigide e fornendo la forza per il movimento.
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“Diciamo che vuoi flettere il gomito. Possiamo iniettare aria in vesciche appositamente progettate incorporate nel tessuto che spingerebbero il braccio in avanti “, ha affermato Realmuto.
Il progetto si concentrerà non solo sulla costruzione del robot, ma anche sullo sviluppo di algoritmi che insegnano alla macchina a prevedere i movimenti che chi lo indossa vuole eseguire.
“Una delle sfide critiche nel fornire assistenza ai movimenti è interpretare l’intenzione di una persona. Vogliamo un “controllore volitivo”, in modo che il robot si comporti in base a ciò che l’umano vuole fare”, ha detto Realmuto. Il team del progetto comprende anche il Professore assistente di ingegneria meccanica dell’UCR Jun Sheng.
Un aspetto di un tale controller è l’utilizzo di una varietà di piccoli sensori sulle maniche per rilevare piccole tensioni generate dai muscoli quando si contraggono. Questi sensori alimenteranno i dati sulla tensione in un algoritmo che verrà addestrato per estrarre da essi l’intenzione di chi li indossa.
L’uso di tessuti ampiamente disponibili, piuttosto che di materiali rigidi tradizionali, probabilmente manterrà basso il costo delle maniche robotiche. Inoltre, il team intende ridurre al minimo l’uso di elettronica sofisticata per ridurre i costi complessivi del paziente.
Questo progetto è condotto con il Children’s Hospital di Orange County, dove i pazienti di una clinica pediatrica per i disturbi del movimento, aiuteranno a testare e perfezionare i prototipi.
Inoltre, il team di ricerca terrà riunioni annuali presso l’Ospedale per ciascuno dei quattro anni del progetto. Questi incontri includeranno i pazienti e le loro famiglie, così come i terapisti e susciteranno il loro feedback sulla tecnologia man mano che si sviluppa.
Partendo da sinistra l’attuatore non è pressurizzato e si muove verso il gonfiaggio a pressioni crescenti. Credito immagine: Jonathan Realmuto/UCR
“Centrando le parti interessate nel nostro processo di progettazione, speriamo di sviluppare un prodotto che funzioni veramente per i piccoli pazienti”, ha affermato Realmuto.
Il team di sviluppo vede questo lavoro come un miglioramento dell’indipendenza non solo per i pazienti pediatrici stessi, ma anche per intere comunità.
“Se possiamo aiutare i bambini a lavarsi i denti, versare acqua o aprire porte, azioni che altri danno per scontate, è una grande vittoria per loro”, ha detto Realmuto. “Ma è anche una vittoria per le loro famiglie”.
Sebbene questo progetto sia incentrato sui bambini con disturbi del movimento, la tecnologia può essere eventualmente utilizzata per altre applicazioni e popolazioni, inclusi pazienti geriatrici e altri adulti con problemi di movimento.
“La nostra tecnologia è universale”, ha affermato Realmuto.
Fonte: UC Riverside