Un team di ingegneri della Vanderbilt ha portato a termine un progetto di collaborazione con la La 101esima Divisione Aviotrasportata a Fort Campbell per progettare e testare un esoscheletro unico nel suo genere, in grado di supportare i soldati dell'Esercito degli Stati Uniti che partecipano alle operazioni di supporto e logistica. L'esoscheletro - Soldier Assistive Bionic Exosuit for Resupply, o SABER - è in fase di preparazione per la produzione e la commercializzazione da parte di HeroWear e per l'uso sul campo da parte dell'Esercito.

Questo lavoro fa parte del progetto Progetto PathfinderUna strada per far progredire la Il Comando Futures dell'Esercito obiettivi di modernizzazione. Il Comando per lo Sviluppo delle Capacità di Combattimento dell'Esercito degli Stati Uniti, o DEVCOM, guida il programma, che sostiene l'innovazione di tecnologie ispirate ai soldati, pronte per la missione e basate sulla ricerca.

L'anno scorso, Professore associato di Ingegneria meccanica Karl Zelik ha ricevuto un investimento di un anno, pari a $1,2 milioni, da parte di DEVCOM e il Istituto di Innovazione Civile-Militare Inc. Il finanziamento ha sostenuto la collaborazione con i soldati della 101esima Divisione Aviotrasportata per sviluppare SABER.

"Questo approccio dal basso verso l'alto, incentrato sul soldato, e il design stesso dell'esoscheletro, si discostano enormemente dai precedenti tentativi di esoscheletro che non sono riusciti a soddisfare le esigenze dei soldati o a ottenere l'adozione da parte dell'Esercito", ha detto Zelik. "Abbiamo trascorso i primi mesi concentrandoci su interviste, osservazioni e tempo con i soldati. Non abbiamo cercato di creare Iron Man, una tuta complessa, completa, rigida e irrealistica. Abbiamo invece iniziato a comprendere a fondo le esigenze dei soldati per sviluppare uno strumento indossabile leggero, di basso profilo e non alimentato, che aiuti a fornire un'assistenza necessaria senza rallentare i soldati o interferire con altri compiti operativi". 

Le valutazioni biomeccaniche hanno rivelato che la tuta da tre chili ha ridotto lo stress sulla schiena dei soldati di oltre 100 chili durante il sollevamento. Inoltre, la maggior parte dei soldati ha aumentato la propria resistenza di oltre il 60 percento indossando SABER. Uno schiacciante 90 percento dei soldati intervistati dopo i test operativi sul campo nel maggio 2022 riteneva che l'esotuta aumentasse la loro capacità di svolgere i compiti lavorativi, e tutti hanno riferito che sarebbero stati propensi a indossarla per il loro lavoro se fosse stata resa disponibile. 

"Siamo stati qui fuori a praticare missioni di fuoco, a prepararci per sparare proiettili dal vivo, a fare postazioni multiple, a sollevare l'obice, a spostarlo da quattro a cinque volte al giorno e a scavare in profondità per la posizione di difesa", ha detto il sergente Alfredo Vela, 101esima Divisione Aviotrasportata, 3-320esimo Artiglieria da Campo, 13B. "Le tute mi hanno aiutato molto, soprattutto per la parte bassa della schiena, con tutti i lavori pesanti che abbiamo fatto. Apprezzo molto il fatto di sapere che c'è una forza esterna all'esercito che progetta queste attrezzature per aiutarci a migliorare e a svolgere meglio il nostro lavoro". 

L'esosuit è ora in fase di transizione dalla ricerca e sviluppo presso Vanderbilt alla produzione e commercializzazione da parte di HeroWear. Nel maggio 2022 il DEVCOM SC ha iniziato a finanziare HeroWear per continuare a collaborare con i soldati per perfezionare SABER e prepararlo per ulteriori valutazioni sul campo e per la produzione di massa. HeroWear, dove Zelik ricopre il ruolo di direttore scientifico, costruirà prototipi aggiornati per i soldati nel corso di quest'anno. 

"SABER è l'esempio perfetto di come i ricercatori di Vanderbilt estendano la nostra cultura di collaborazione al di là dell'università, lavorando con partner interni ed esterni per catalizzare nuove idee e far progredire scoperte all'avanguardia", ha detto il Vice-Provveditore per la Ricerca Padma Raghavan. 

Prima di ricevere il finanziamento Pathfinder per sviluppare SABER, il team di Zelik ha iniziato a lavorare con i soldati nel 2019 dopo che Vanderbilt ha firmato il primo accordo di partnership educativa con il Comando Futures dell'Esercito.. Poi, come parte di Pathfinder, i soldati si sono impegnati in frequenti interviste, sprint di progettazione e test sul campo, identificando i problemi critici che ostacolavano i loro compiti quotidiani sul campo.  

Il sovraffaticamento fisico si è distinto come un problema che necessitava di una soluzione rapida. I soldati hanno lavorato insieme a ricercatori, ingegneri, esperti di traduzione tecnologica e altri partner militari di Vanderbilt per co-sviluppare e testare i prototipi di SABER. Dopo 12 mesi di sviluppo iterativo, il team di Zelik ha completato le prime valutazioni di fine anno di SABER con circa 25 soldati in tre basi dell'esercito:  

Nell'ultimo anno, più di 100 soldati hanno partecipato alla progettazione e al collaudo dell'esosuit. Il feedback dei soldati sull'efficacia di SABER, in combinazione con il precedente validazione scientificaÈ incoraggiante, perché i soldati dell'Esercito sono diagnosticati con 460 lesioni da uso eccessivo della schiena ogni giorno, secondo il Centro di Sanità Pubblica dell'Esercito degli Stati Uniti. Le lesioni alla schiena causano più di un milione di giorni di lavoro persi o limitati per i soldati ogni anno. 

"Ci siamo sentiti davvero bene. Un sacco di sostegno, soprattutto sulla schiena", ha detto l'Ispettore Marrero Rivera. Marrero Rivera, 101esima Divisione Aviotrasportata, specialista in rifornimenti di petrolio, 92F. "Mi sono sentito molto più sicuro... Mi aiuterà a prevenire futuri infortuni... Faccio parte di un'unità di distribuzione dove spostiamo munizioni e questo tipo di cose. Quindi questo è sicuramente qualcosa di utile, soprattutto per sollevare scatole, tubi e tutte le altre attrezzature pesanti che spostiamo continuamente".

Le lesioni alla schiena sono solo una delle preoccupazioni che l'Esercito sta affrontando con i ricercatori di Vanderbilt. Un'altra è la impatto delle forze percussive degli aerei sulle prestazioni e sulla salute dei soldatiindagato da Tonia Rexprofessore di oftalmologia e scienze visive, con il supporto del finanziamento Pathfinder. Questi due progetti sono la punta dell'iceberg di Pathfinder a Vanderbilt. Diversi team di ricercatori transdisciplinari, soldati e partner industriali stanno collaborando su altri progetti per sperimentare tecnologie che potrebbero essere utili sia ai soldati che ai civili, portando avanti le missioni complementari del Comando Futuro dell'Esercito e di Vanderbilt per modernizzare ulteriormente l'Esercito degli Stati Uniti e migliorare la condizione umana. 

Fonte: Vanderbilt, 101st Airborne collaborano allo sviluppo di un esoscheletro per l'uso da parte dei soldati nell'ambito del progetto inaugurale Pathfinder | Università di Vanderbilt (18.10.2022)