L’eccellenza della ricerca italiana ha prodotto un nuovo gioiello della robotica, mostrato ‘in azione’ a Genova nel corso dell’evento tecnico del G7 Salute, organizzato dal ministero della Salute in collaborazione con l’Istituto Italiano di Tecnologia. Forse ne avete sentito parlare: i ricercatori dell’IIT hanno mostrato per la prima volta in azione il nuovo prototipo di piede artificiale SoftFoot Pro, progettato dall’Unità Soft Robotics for Human Cooperation and Rehabilitation. Realizzato in titanio, senza motori, è ispirato all’anatomia umana, pesa circa 450 grammi e può sopportare capacità di carico fino ai 100 chili.
Il piede robotico è stato ideato sia come protesi per persone con disabilità, rimaste prive dell’arto in seguito a un incidente o a un’amputazione, sia per nuove generazioni di robot umanoidi. Vediamo meglio le sue caratteristiche.
La testimonianza
Come ha spiegato Flavio Gaggero, tester di SoftFoot Pro, “ho avuto la sorprendente sensazione di riuscire nuovamente a fare i movimenti con naturalezza come prima dell’incidente. Dopo dieci anni, ho visto le dita del piede piegarsi e, quando incontro un dislivello o degli ostacoli, riesco a superarli senza sovraccaricare la gamba non amputata, che spesso dovevo far lavorare il doppio”.
Il prototipo
Da dove arriva l’idea? “Osservando camminare le persone con protesi di piede e i robot umanoidi nei nostri laboratori – spiega Manuel G. Catalano, ricercatore presso il Laboratorio SoftBots di IIT – abbiamo notato un incedere poco fluido dovuto anche alla caratteristica pianta piatta e rigida dei piedi di entrambi, sviluppati per garantire massimo appoggio, ma incapaci di adattarsi al variare della pendenza, della conformazione del terreno e alle diverse pose come inginocchiarsi o piegarsi”.
Il team coordinato da Antonio Bicchi ha pensato, in collaborazione con il Centro E. Piaggio dell’Università di Pisa, a un piede protesico senza motori, ispirato all’anatomia degli esseri umani, caratterizzato da una particolare struttura in grado di deformarsi e adattarsi autonomamente agli ostacoli e ai diversi tipi di superficie, per far fronte alle esigenze della vita di tutti i giorni, migliorando la naturalezza del passo e la stabilità del soggetto anche su superfici non perfettamente lisce. Diversi aspetti del design di SofFoot Pro hanno ottenuto due brevetti internazionali e un terzo brevetto è in fase di valutazione da parte dell’Ufficio brevetti europeo.
Come funziona
SoftFoot Pro è composto da un meccanismo ad arco in titanio, le cui estremità sono collegate da 5 catene di materiale plastico ad alta resistenza disposte in parallelo tra loro a simulare la struttura ossea dei piedi ‘in carne e ossa’, attraversate longitudinalmente da un cavo ad alte performance meccaniche, raccordate a livello del tallone. Ogni catena è caratterizzata da più moduli collegati da una coppia di elastici.
Proprio le componenti elastiche che uniscono il corrispettivo artificiale di tarso, metatarso e falangi, sono una peculiarità del device e costituiscono l’equivalente della fascia plantare. Un’architettura che permette di replicare il meccanismo che, attraverso un progressivo irrigidimento della fascia plantare, fa scaricare uniformemente sul terreno la forza applicata durante il passo.
In pratica la propulsione in avanti durante il passo è più efficiente, restituendo energia durante l’ultima fase dell’appoggio, con l’avampiede in contatto con il terreno. Allo stesso tempo gli elastici permettono di ammortizzare l’impatto del piede con il terreno, assorbendo all’incirca fra il 10% e il 50% del ciclo del passo. Salite e discese diventano più agevoli, mentre i movimenti della pianta e del dorso del piede, uniti alla flessibilità delle dita, riproducono perfettamente pose naturali assunte dai piedi e consentono di compiere semplici gesti di vita quotidiana come salire e scendere le scale, chinarsi ad allacciarsi la scarpa o raccogliere qualcosa da terra, con maggior naturalezza rispetto alle soluzioni esistenti, senza perdere l’equilibrio. Non solo. SoftFoot Pro è anche water proof: consente di muoversi in sicurezza su prati, spiagge e terreni sdrucciolevoli.
A che punto siamo
Diversi prototipi del piede robotico made in Italy sono già stati testati da persone con amputazioni monolaterali di arto inferiore in collaborazioni internazionali con l’Hannover Medical School (MHH, Hannvoer, Germania) e con la Medical University of Vienna (MUV, Vienna, Austria), nell’ambito di diversi progetti Europei ed in particolare del progetto europeo ERC Synergy: Natural Bionics.
Il dispositivo “è in fase di test in laboratorio e in contesti realistici, per valutarne le performance e i possibili sviluppi futuri. Stiamo lavorando all’ottimizzazione di peso, dimensioni ed efficienza energetica e all’introduzione di motori appositamente progettati per migliorare ulteriormente la fluidità della camminata, sia nelle applicazioni protesiche che in quelle dei robot umanoidi”, ha spiegato Manuel Catalano, ricercatore IIT.
