Emozionanti progressi dell'esoscheletro per le persone con problemi di mobilità

L'introduzione di tecnologie rivoluzionarie ha portato a rapidi miglioramenti nelle soluzioni ingegneristiche e sanitarie. Un miglioramento notevole è stato lo sviluppo di vari tipi di esoscheletri per ripristinare la funzionalità e la mobilità delle persone affette da patologie neurologiche come le lesioni del midollo spinale e l'ictus.Le tesi centrali:

• Gli esoscheletri più piccoli e leggeri contribuiscono a un movimento efficiente e a una maggiore stabilità.
• Gli esoscheletri controllati dall'intelligenza artificiale porteranno a una migliore qualità del movimento e consentiranno all'utente di eseguire il maggior numero possibile di movimenti.
• Gli esoscheletri con capacità di raccolta di energia consentono all'utente di mobilitarsi per tutto il tempo che desidera.

Nonostante i progressi compiuti in questo settore, c'è sempre un margine di miglioramento. Per questo motivo, diversi team in tutto il mondo stanno lavorando allo sviluppo di esoscheletri più piccoli e leggeri, che utilizzano l'intelligenza artificiale e sono autoalimentati.

Le limitazioni della mobilità possono essere incredibilmente frustranti e debilitanti per le persone affette da alcune patologie neurologiche. L'uso di esoscheletri permette di migliorare i movimenti e l'indipendenza. Continui a leggere per scoprire gli ultimi progressi nella tecnologia degli esoscheletri.

Dagli esoscheletri robotici duri a quelli morbidi

L'attuale generazione di esoscheletri è costituita principalmente da materiale hardware e strutture rigide. Sebbene l'esoscheletro rigido sia applicabile negli ambienti industriali e la struttura rigida sia necessaria per mantenere l'integrità strutturale, comporta anche diverse sfide. Ad esempio, gli esoscheletri diventano enormi e molto pesanti, rendendo difficile l'utilizzo efficace da parte dei pazienti con patologie neurologiche. Inoltre, l'attuale esoscheletro presenta deviazioni biomeccaniche rispetto alla normale anatomia umana. Questo spesso porta a problemi di ergonomia (ad esempio, una cattiva postura), che possono esporre il paziente a un rischio maggiore di sviluppare problemi medici legati alla paralisi dell'arto (ad esempio, dolore alla schiena).

L'Harvard Biodesign Lab, insieme ai suoi collaboratori internazionali, ha cercato di affrontare queste limitazioni sviluppando una nuova generazione di esoscheletro robotico morbido. Questo esoscheletro di nuova generazione è costituito da un'articolazione controllata elettricamente collegata a un bracciale di supporto morbido che viene fissato all'arto con cinghie di nylon. Ha anche un sistema integrato di sensori digitali e telecamere ad alta risoluzione che tracciano il percorso, l'efficienza e la velocità del movimento dell'arto. Questo sistema consente ai medici di raccogliere dati che possono monitorare i progressi del paziente durante la riabilitazione fisica.

Altri vantaggi degli esoscheletri robotici morbidi includono

• Luce
• Dimensioni ridotte
• Trasmissione efficiente del movimento
• Supporto meccanico efficace
• Miglioramento della stabilità durante i compiti funzionali

L'esoscheletro robotico morbido è attualmente sottoposto a test rigorosi e a nuovi sviluppi e dovrebbe essere pronto per l'uso in un ambiente di riabilitazione nel 2023.

Esoscheletri per la generazione di energia

Gli attuali modelli di esoscheletro attivo sono alimentati dall'elettricità o da una batteria. Sebbene gli esoscheletri ad alimentazione elettrica abbiano una lunga durata di funzionamento, la loro principale limitazione è che possono essere utilizzati solo in spazi ristretti, poiché sono collegati a una fonte di alimentazione tramite cavi. Gli esoscheletri a batteria offrono agli utenti la libertà di muoversi ovunque vogliano, ma hanno una durata della batteria relativamente breve.

Yunde Shi e i colleghi della Southeast University in Cina stanno affrontando queste limitazioni sviluppando un esoscheletro robotico leggero e morbido con capacità di raccolta di energia. Il dispositivo è composto da un supporto per l'anca (a cui sono collegati il convertitore di energia, le batterie e il controller), da un esoscheletro per l'arto inferiore e da cavi di trasmissione che collegano le due parti. L'esoscheletro raccoglie energia convertendo l'energia cinetica generata dal movimento delle sue articolazioni in energia elettrica che lo alimenta in modo continuo finché l'utente è in movimento. Ciò consente all'utente di mobilitarsi ovunque desideri per un periodo di tempo più lungo. I risultati preliminari mostrano che l'uso di questo esoscheletro genera 3,2 watt di energia elettrica e riduce l'attivazione dei muscoli della coscia di circa 10 %. Nel complesso, questi elementi aumentano l'efficienza e contribuiscono alla sostenibilità a lungo termine.

Esoscheletro di intelligenza artificiale

Un'altra area su cui gli sviluppatori si stanno concentrando è il miglioramento della qualità e l'aumento del numero di movimenti che l'utente può eseguire naturalmente con l'aiuto di un esoscheletro. I modelli attuali di esoscheletri a batteria consistono in un orologio telecomandato in cui l'utente seleziona il tipo di movimento che desidera eseguire (da un elenco di movimenti pre-programmati) e la tuta esegue il movimento per lui. Per esempio, se si seleziona l'opzione di stare in piedi, la tuta aiuterà automaticamente l'utente a stare in piedi. Questo modello è limitato in quanto l'utente non può eseguire movimenti che non sono pre-programmati nel dispositivo.

Il team di AiBle sta lavorando per superare queste limitazioni attraverso il programma Utilizzo di sistemi di intelligenza artificiale per il controllo degli esoscheletri per risolvere. Il progetto introduce diversi sensori innovativi che riconoscono l'intenzione di movimento e inviano i dati a una piattaforma basata su cloud per migliorare la formazione degli algoritmi intelligenti. Dopo un addestramento riuscito, l'esoscheletro esegue i movimenti previsti dall'utente. Inoltre, l'esoscheletro misura il livello di supporto al movimento richiesto dall'utente nelle diverse fasi della riabilitazione fisica. Questa funzione facilita la riabilitazione graduale e progressiva, fino a quando il paziente non ha raggiunto un livello di funzionalità superiore.

Gli esoscheletri innovativi stanno risolvendo molte delle sfide pressanti che le persone con disabilità spesso devono affrontare. I tempi in cui una persona paralizzata era condannata alla disabilità per tutta la vita stanno lentamente diventando un ricordo del passato, e questo è entusiasmante. I continui miglioramenti dovrebbero migliorare ulteriormente le capacità funzionali, la mobilità e la qualità di vita dei pazienti.

Fonte: Emozionanti progressi dell'esoscheletro per le persone con problemi di mobilità | Notizie sulla salute (healthnews.com) (30.12.2022)