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Basta con la fantascienza: gli esoscheletri sono pronti a dare una mano all'uomo

Ha visto l'ultimo blockbuster cinese La Terra Errante 2? Se non lo ha fatto, attenzione agli spoiler.

Il film dà vita a un classico tropo della fantascienza: Gli esoscheletri.

Sebbene La Terra Errante 2 sia principalmente frutto dell'immaginazione del regista, la rappresentazione degli esoscheletri è vicina alla realtà. Ecco un piccolo dettaglio: a causa del carico pesante degli oggetti di scena per il set all'aperto, il team di produzione ha scelto di trasportarli utilizzando esoscheletri sviluppati dall'azienda cinese di robotica ULS Robotics.

Esoscheletri attivi e passivi, spiegati

Nella vita reale, gli esoscheletri vengono indossati per lo stesso motivo dei personaggi del film: supporto e assistenza alla mobilità. Sono quindi molto applicabili al contesto sanitario. Ad esempio, i pazienti con emiplegia o mobilità limitata possono essere dotati di esoscheletri per controllare la loro gamma di movimenti, il che potrebbe migliorare l'efficacia della riabilitazione fisica.

Gli esoscheletri utilizzati in questo contesto sono generalmente definiti esoscheletri passivi. Questi indossabili robotici possono essere equipaggiati per supportare e allenare l'attività fisica dei pazienti durante la riabilitazione fisica. Gli esoscheletri medici in genere non richiedono elettricità per funzionare e sono progettati per essere orientati ai vincoli. Limitando il movimento fisico dei pazienti in diversi punti del corpo, come le articolazioni del ginocchio, aiutano a simulare l'andatura naturale, migliorando potenzialmente i risultati della riabilitazione.

Le loro proprietà di riduzione del peso e di assorbimento degli urti possono anche aiutare i pazienti a sopportare meglio i rigori delle sessioni di fisioterapia, soprattutto quelli che presentano una notevole immobilità fisica.

Gli esoscheletri medici erano inizialmente l'obiettivo di Zhenhua Xu, fondatore di ULS Robotics, quando ha iniziato a sviluppare la tecnologia. Tuttavia, Xu ha trovato difficile superare i limiti esterni della tecnologia: i costi elevati e la mancanza di casi d'uso alternativi. All'epoca, gli esoscheletri erano utilizzati principalmente negli ospedali e avevano un costo proibitivo per la persona media, con ogni unità che costava più di migliaia di dollari.

Oltre alle applicazioni mediche, la tecnologia degli esoscheletri è rilevante sia nel settore militare che in quello industriale. Le fabbriche in particolare tendono ad essere più aperte alla promozione e all'implementazione della tecnologia, creando un ambiente più favorevole alla sua crescita.

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Foto di ULS Robotics

Gli esoscheletri utilizzati per le attività industriali possono assomigliare a ciò che viene convenzionalmente considerato come "armatura fantascientifica". Rientrano nella categoria degli esoscheletri attivi e sono in genere alimentati per migliorare la forza fisica e la resistenza, mantenendo una gamma flessibile di movimenti. Questi esoscheletri sono quindi utili quando vengono utilizzati per svolgere attività ad alta intensità di lavoro come l'edilizia e l'estrazione mineraria, in particolare in scenari non deterministici.

Gli attuali esoscheletri utilizzati in ambito industriale possono essere ulteriormente classificati in due tipi: a corpo intero e modulari. Gli esoscheletri modulari si concentrano solo su alcune parti del corpo, come la vita o gli arti. Possono anche essere sottocategorizzati in base alla quantità di assistenza fornita e sono tipicamente espressi in unità di chilogrammo, in base ai vantaggi di riduzione del peso:

Esistono anche altre varianti di esoscheletro. Ad esempio, gli esoscheletri modulari sono stati utilizzati per sostenere la colonna vertebrale lombare dei lavoratori e ridurre così l'incidenza delle malattie professionali legate alla colonna vertebrale.

Secondo Xu, i prodotti esoscheletrici di ULS Robotics sono stati progettati per soddisfare le esigenze di vari settori, tra cui la logistica, la produzione di elettrodomestici, la logistica aerea, i sistemi di generazione di energia e altro ancora. I suoi esoscheletri sono indossati da minatori, posatori di tubi e trasportatori, tra gli altri. Per il lavoratore medio, che trasporta un carico di 30-50 chilogrammi e si piega più di 1.000 volte al giorno, gli esoscheletri possono fornire un supporto fisico potenzialmente in grado di cambiare la vita.

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Foto di un lavoratore della produzione che indossa un esoscheletro modulare sviluppato da ULS Robotics.

Il percorso verso l'accettazione del mainstream

Sebbene ULS Robotics abbia ricevuto la certificazione CE in Europa, che indica che i suoi prodotti soddisfano gli standard di sicurezza e di qualità dell'Unione Europea, c'è ancora molta strada da fare nel mercato degli esoscheletri, che è ancora poco sviluppato in diverse aree come il software, l'hardware e altri aspetti come le materie prime.

Nel frattempo, ULS Robotics ha sviluppato continuamente i suoi prodotti esoscheletrici per ottimizzare tre aspetti chiave: Costo, stabilità e compattezza. Nel 2019, l'esoscheletro di prima generazione pesava 10 chilogrammi e poteva trasportare un carico massimo di 20 chilogrammi. L'ultima versione pesa ora 5,8 chilogrammi e può trasportare 50 % di peso in più (30 chilogrammi) rispetto alla versione originale.

L'azienda cinese di robotica ha anche creato una piattaforma Internet-of-Things che è in grado di gestire gli esoscheletri mentre raccoglie dati in tempo reale. La piattaforma offre un'esperienza utente personalizzabile che consente di adattare le impostazioni a una varietà di casi d'uso. Ad esempio, gli utenti possono personalizzare il supporto del peso fornito da un esoscheletro su ogni parte del corpo, come fianchi, braccia e gambe. Il software consente anche di tracciare il movimento e l'ambiente, rendendo più facile l'analisi dell'intento del movimento.

ULS Robotics non è sola nel campo dello sviluppo di esoscheletri. Ottobock, un'azienda tedesca di tecnologia ortopedica, e l'azienda giapponese Innophys sono esempi di altri sviluppatori di tecnologia esoscheletrica. Anche aziende multinazionali come Samsung e Honda stanno studiando l'uso degli esoscheletri per fornire un supporto fisico e di mobilità alle persone anziane.

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Foto dell'esoscheletro Innophys indossato da un assistente durante il lavoro. Fonte dell'immagine: JapanGov.

Con la tecnologia degli esoscheletri ancora in una fase iniziale di sviluppo, il punto di svolta dipenderà probabilmente dalla sua accettazione da parte della popolazione generale nel prossimo futuro, secondo Xu.

Nell'industria, gli esoscheletri possono integrare la robotica senza pilota o autonoma, migliorando le interazioni uomo-robot e prevedendo e adattandosi ai modelli comportamentali. Possono essere utilizzati anche dai lavoratori che devono adattarsi rapidamente ai cambiamenti del loro ambiente, in particolare quelli che lavorano nell'industria manifatturiera, logistica e chimica. Gli esoscheletri possono migliorare la loro efficienza e ridurre il rischio di rischi professionali.

Inoltre, nei Paesi con una forza lavoro che invecchia, come il Giappone, la Corea del Sud e alcune parti dell'Europa e degli Stati Uniti, le leggi sulla salute e la sicurezza sul lavoro e la crescente attenzione alla salute e alla sicurezza offrono l'opportunità di stimolare la domanda di prodotti esoscheletrici.

Tuttavia, la tempistica per raggiungere la maturità della tecnologia dell'esoscheletro varia da azienda ad azienda, a seconda delle considerazioni sull'hardware e sul software.

Quando si tratta di hardware, le aziende specializzate possono avere chiari vantaggi in termini di dettagli tecnici e design.

Il problema principale che la maggior parte delle aziende di questo settore continua ad affrontare è la mancanza di capacità di produzione di chip.

Nello specifico di ULS Robotics, la sua esperienza è nel software, in quanto ha sviluppato in modo indipendente la sua tecnologia di base dell'esoscheletro e ha depositato oltre 40 brevetti e copyright software in pochi anni. I suoi sforzi non sono passati inosservati, poiché l'azienda ha recentemente chiuso il suo round di Serie A per finanziare lo sviluppo di nuovi prodotti e gli sforzi di marketing.

Fonte: Niente più fantascienza: gli esoscheletri sono pronti a dare una mano agli esseri umani | KrASIA (kr-asia.com)

Tom Illauer

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