Gli scienziati hanno rivelato uno stivale esoscheletro che consente a chi lo indossa di camminare il 9 percento più velocemente rispetto alle scarpe normali e con il 17 percento in meno di sforzo.
Create alla Stanford University, le calzature robotiche sono dotate di un motore che lavora con i muscoli del polpaccio per dare a chi le indossa una spinta in più ad ogni passo.
Il motore preciso controlla lo stivale in modo che impartisca una “coppia” – una forza di torsione che può causare la rotazione attorno a un asse – all’articolazione della gamba.
La nuova creazione potrebbe essere ampiamente utilizzata nella vita di tutti i giorni, ad esempio da persone con difficoltà motorie o con lavori fisicamente impegnativi.
Create a Stanford, le calzature robotiche sono dotate di un motore che lavora con i muscoli del polpaccio per dare a chi le indossa una spinta in più ad ogni passo
Lo “stivale” dell’esoscheletro può adattarsi all’utente per aiutare le persone a camminare più velocemente e in modo più efficiente nelle condizioni del mondo reale. Nella foto, Ava Lakmazheri, una studentessa della Stanford University, testa l’esoscheletro
L’allestimento consiste in uno “stivale” esoscheletro indossato su ciascuna caviglia e un pacco batteria intorno alla vita (non raffigurato)
Lo stivale è stato descritto in un nuovo studio condotto da esperti dello Stanford Biomechatronics Laboratory in California e pubblicato oggi su Nature.
“Ci sono un certo numero di popolazioni cliniche che speriamo di aiutare, inclusi gli anziani, le persone con debolezza muscolare da una varietà di condizioni come l’ictus e recuperi di lesioni specifiche per cose come lo stiramento del tendine d’Achille”, ha affermato l’autore dello studio Patrick Slade.
“Stiamo iniziando a condurre studi per esplorare i vantaggi dell’utilizzo del nostro dispositivo con gli anziani.
“In generale, gli anziani hanno una perdita muscolare, camminano più lentamente e richiedono uno sforzo maggiore per camminare alla stessa velocità dei giovani, quindi siamo entusiasti della possibilità di aiutare a invertire queste tendenze”.
L’allestimento consiste in uno “stivale” di esoscheletro indossato su ciascuna caviglia e un pacco batteria intorno alla vita.
Ogni stivale include sensori per monitorare i movimenti, un motore per produrre “coppie di assistenza”, un telaio in fibra di carbonio e alluminio, una scarpa e un cinturino al polpaccio per trasferire le forze al corpo.
Gli ingegneri hanno utilizzato un modello di apprendimento automatico per sviluppare il loro stivale esoscheletro senza vincoli, che può essere personalizzato in base alle esigenze di chi lo indossa.
Il modello può valutare in che modo i dispositivi esoscheletrici influiscono sulla deambulazione in base alle informazioni (come l’angolo della caviglia e la velocità) raccolte dai sensori per sintonizzare il dispositivo in modo che si adatti meglio alle caratteristiche di deambulazione del singolo utente.
I test con partecipanti giovani e sani hanno dimostrato che l’utilizzo del dispositivo ha portato a un aumento del 9% della velocità di camminata con il 17% in meno di energia spesa per distanza percorsa, rispetto al camminare con scarpe normali.
Il team ha affermato che lo stivale potrebbe aiutare le persone con disabilità motorie a “muoversi in tutto il mondo come vogliono”
a) Un partecipante che cammina in un ambiente comunitario indossando l’esoscheletro. b, L’esoscheletro è costituito da (1) un pacco batteria indossato in vita, (2) un motore, un tamburo e una trasmissione a fune per produrre coppie di assistenza, (3) un’elettronica per ricevere i dati del sensore, comandare il motore ed eseguire l’ottimizzazione, (4 ) un telaio in fibra di carbonio e alluminio per trasmettere le forze e (5) una scarpa e (6) un cinturino al polpaccio per trasferire le forze al corpo
Il risparmio energetico e l’aumento di velocità erano equivalenti a togliere uno zaino da 9,2 kg, hanno affermato i ricercatori.
Nel prossimo futuro, i ricercatori stanno pianificando di sviluppare varianti del dispositivo che possono essere utilizzate per aiutare a migliorare l’equilibrio e ridurre il dolore articolare.
Mirano a lavorare con partner commerciali per trasformare i loro stivali da esoscheletro in un prodotto vendibile.
“Credo che nel prossimo decennio vedremo queste idee di personalizzazione dell’assistenza e di esoscheletri portatili efficaci che aiuteranno molte persone a superare le sfide della mobilità o a mantenere la loro capacità di vivere una vita attiva, indipendente e significativa”, ha affermato Slade.
Gli esoscheletri che aiutano il movimento delle gambe, aumentando la velocità di camminata e riducendo l’energia richiesta, possono essere utili per le persone con difficoltà motorie o con lavori fisicamente impegnativi
Carlos Rodriguez-Guerrero, un ricercatore di meccanica presso KU Leuven in Belgio, che non è stato coinvolto nello studio, lo ha definito un “approccio innovativo”
La spinta alla semplicità offerta da Slade e dal metodo dei colleghi è un stimolante passo avanti nel campo della robotica indossabile”, ha affermato in un articolo di accompagnamento su News & Views nel nuovo numero di Nature.
“Resta da vedere se l’approccio degli autori può essere applicato a movimenti più complessi, come raggiungere – un compito molto meno prevedibile del camminare – con un esoscheletro costruito per migliorare un braccio umano”.
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