Gli esoscheletri spiegati in modo semplice: supporto fisico al lavoro e nella vita quotidiana

Nel settembre 2022, l'Istituto Fraunhofer per l'Ingegneria della Produzione e l'Automazione IPA ha presentato i cosiddetti esoscheletri alla fiera RehaCare. Supportano le persone in lavori fisicamente faticosi, prevengono la postura scorretta e sono progettati per alleviare la tensione dei muscoli e delle articolazioni. In futuro, potrebbero anche diventare sempre più un aiuto per le persone con determinate disabilità fisiche, afferma Urban Daub, capogruppo del gruppo di ricerca sulla Biomeccanica Applicata presso l'Istituto Fraunhofer. Un'intervista.

Signor Daub, il termine "esoscheletro" suona un po' tecnico per i non addetti ai lavori. Cosa c'è dietro?

Un esoscheletro è un sistema di assistenza che viene indossato direttamente sul corpo. Dà sollievo al sistema muscolo-scheletrico fornendo un supporto energetico supplementare. I nostri muscoli e le nostre articolazioni sono progettati per i movimenti dinamici, come la camminata. Tuttavia, se una persona deve sollevare ripetutamente carichi pesanti o tenere il sistema muscoloscheletrico in una posizione quasi immobile per molto tempo, i muscoli possono esaurirsi rapidamente. Questo può rappresentare un rischio di lesioni. Gli esoscheletri contrastano questa situazione.

Da dove proviene questa assistenza energetica? Gli esoscheletri sono alimentati da un motore?

A volte sì, a volte no, ci sono sistemi passivi e attivi. Gli esoscheletri industriali più diffusi funzionano in modo passivo. Hanno molle o espansori che sono in tensione meccanica e rilasciano la loro energia quando il corpo assume determinate posture. Di conseguenza, aggiungono automaticamente forza durante alcuni movimenti che altrimenti dovrebbero essere forniti dai soli muscoli del corpo. Alcune aree del corpo vengono così sostenute e alleggerite in modo specifico. Esistono ulteriori differenze in questa categoria: alcuni sistemi sono dotati di gusci rigidi, ad esempio, mentre altri sono costituiti quasi interamente da cinghie e supporti elasticizzati. Questi ultimi sono noti come esoscheletri morbidi o - per usare il termine internazionale - "exosuit". Tuttavia, esiste anche un numero crescente di sistemi attivi che vengono azionati elettricamente.  

Quando ha senso quale sistema?

Dipende. Se le misure tecniche o un cambiamento nei processi lavorativi non sono più sufficienti per alleviare sufficientemente una persona sul posto di lavoro, gli esoscheletri possono essere una buona opzione aggiuntiva, sia attiva che passiva. Tuttavia, gli esoscheletri attivi possono essere particolarmente utili se è richiesto un livello di sforzo maggiore per un compito o se il livello di supporto richiesto varia da persona a persona. L'esoscheletro può essere regolato in modo molto più preciso in base alle esigenze della persona o di un'attività specifica. Ad esempio, se i pesi variano notevolmente, come quando si devono spostare pacchi di peso compreso tra due e 25 chilogrammi, il supporto fornito dai sistemi attivi può essere adattato di conseguenza. Tra l'altro, anche alcune delle nostre ricerche si stanno concentrando molto intensamente su questi requisiti.

Lei dice che gli esoscheletri sostengono sempre determinate aree del corpo. Quindi ci sono diverse varianti a seconda che una persona lavori più con le braccia o più con le gambe, per esempio?

Sì, anche se la maggior parte degli esoscheletri è progettata per mantenere la parte superiore del corpo dritta ed eretta - questi sono gli "esoscheletri per la schiena" - o per togliere il carico dalle braccia durante le attività sopraelevate - questi sono gli "esoscheletri per le spalle". Esistono anche sistemi per la forza del collo, del pollice e della mano.

Che tipo di lavoro supportano i sistemi della schiena e delle spalle?

I sistemi per la schiena vengono utilizzati quando si devono sollevare o depositare componenti o contenitori pesanti, oppure quando una persona deve lavorare in posizione inclinata in avanti per lunghi periodi di tempo. Un tipico campo di applicazione degli esoscheletri per la schiena è la logistica, ad esempio, come già spiegato per i sistemi attivi, dove le persone devono spesso sollevare e trasportare pacchi pesanti. Gli esoscheletri per le spalle, invece, aiutano nelle attività in cui le braccia sono tenute sollevate per lunghi periodi, ad esempio durante i lavori di assemblaggio o di saldatura. (→ vedi video).

Quando un esoscheletro è considerato "di successo" e cosa deve soddisfare?

 Gli utenti direbbero: l'esoscheletro dovrebbe idealmente pesare quasi nulla, non essere evidente quando viene indossato, non essere restrittivo e fornire comunque il massimo supporto possibile. Sembra il proverbiale "jack of all trades" che deve ancora essere inventato. Per ragioni tecniche, non è ovviamente possibile realizzare tutto questo alla perfezione, per cui sono sempre necessari alcuni compromessi. Ecco perché attualmente esistono più di 100 esoscheletri diversi sul mercato: Nessuno di essi è perfetto in tutto e per tutto, ma ognuno risolve molto bene problemi e applicazioni specifiche per determinati utenti. Questo significa che in ogni caso è necessario trovare l'esoscheletro più adatto.

Gli esoscheletri sono già disponibili in molte versioni diverse e per quasi tutte le applicazioni. Non potrebbero essere interessanti anche per le persone per le quali l'attenzione è meno sulla prevenzione delle lesioni e più sulla funzione di supporto - in altre parole, per le persone con una disabilità fisica?

È un'idea molto buona. Gli esoscheletri potrebbero effettivamente supportare le persone con disabilità nella loro vita lavorativa, a volte anche consentendo loro di partecipare in primo luogo. Anche i produttori di esoscheletri hanno riconosciuto questo aspetto, ossia che i sistemi offrono un'opportunità completamente diversa al di fuori delle applicazioni industriali. A mio avviso, le persone con disabilità fisiche acquisite o congenite potrebbero sicuramente trarre grandi benefici da questo in futuro - e in alcuni casi essere in grado di lavorare di nuovo del tutto o più facilmente.

Conosce un esempio in cui questo è già il caso?

Sì, alla fiera Rehacare abbiamo avuto una presentazione nel nostro simposio "Assistenza tecnica e riabilitazione professionale", che riguardava un dipendente di un museo che ha una condizione neurologica. Il suo lavoro consiste nel fabbricare forbici in modo tradizionale. Al museo, sono elencate le macchine utilizzate per questo scopo. Le modifiche tecniche per facilitare il suo lavoro sono quindi fuori questione. Da oltre un anno, utilizza un esoscheletro nel suo lavoro, che sostiene la sua mano e lo aiuta a compensare la sua mancanza di forza neurologica. Secondo lui, questo gli consente di svolgere il suo lavoro meglio, più a lungo e, soprattutto, senza dolore. Il museo conserva così un dipendente prezioso - e lui stesso può continuare a svolgere il suo lavoro.

Fonte: Gli esoscheletri spiegati in modo semplice: supporto fisico sul lavoro e nella vita quotidiana (con video) - Vita lavorativa inclusiva (lwl.org) (17.10.2022)