Una gamba di ricambio robotica si appoggia sulla sua roba

Una parte inferiore della gamba robotica che consente agli amputati di camminare in modo più confortevole e naturale può annunciare un passaggio verso protesi potenziate più sofisticate.

La gamba è in fase di sviluppo da Roberto Gregg , un assistente professore presso l'Università del Texas a Dallas, e i suoi studenti. Sensori e software controllano il suo movimento, assicurando che si adatti rapidamente all'andatura di chi lo indossa per mantenere il giusto equilibrio in ogni momento.

Le protesi robotiche di solito richiedono un controllo attivo durante tutto il ciclo dell'andatura, o passo. La gamba sviluppata nel laboratorio di Gregg utilizza un approccio più passivo. Il suo algoritmo di controllo determina la posizione e il movimento della gamba utilizzando i sensori e quindi esegue un singolo calcolo per determinare quando applicare la forza. Ciò lo rende efficiente dal punto di vista computazionale ed energetico e fornisce anche un'andatura molto naturale, come dimostrano i test di volontari amputati:

Il feedback dei pazienti amputati con cui abbiamo lavorato è stato molto positivo, afferma Gregg. Si sentivano come se la gamba protesica sembrava seguirli piuttosto che loro seguissero la gamba. Possono iniziare o fermarsi e la gamba risponderà; possono andare più veloci o più lenti e la gamba risponderà naturalmente.

Mentre il gruppo di Gregg ha creato il software per l'attuale prototipo, l'hardware è stato sviluppato presso la Vanderbilt University. Il gruppo di Gregg sta ora sviluppando il proprio arto robotico, che secondo lui sarà ancora più sensibile al movimento della parte superiore della gamba di chi lo indossa. Crede che la tecnologia potrebbe essere commercializzata entro pochi anni.

Gli algoritmi di controllo per la gamba si basano sul lavoro svolto da Jessy Grizzle , professore di robotica all'Università del Michigan. La matematica di Grizzle fornisce un modo più efficiente e aggraziato per eseguire la locomozione dinamica su due gambe. Lui e altri stanno usando l'approccio per controllare i robot ambulanti a due gambe, che richiedono molta meno energia rispetto ad altri modelli.

Negli ultimi anni sono stati compiuti progressi significativi verso la locomozione robotica con le gambe. Alcuni robot, come quelli sviluppati dalla società di proprietà di Google Boston Dynamics , sono in grado di muoversi in modo dinamico, il che significa che possono rimanere in equilibrio durante il trotto o la corsa anche su terreni accidentati e irregolari (vedi I robot che corrono in questo modo).

Per evitare di cadere, tuttavia, la maggior parte dei robot bipedi spesso utilizza ancora un principio che richiede un controllo preciso su ogni movimento e si basa su un piede piantato a terra. Non funzionerà con una protesi, perché non è così che le persone camminano, dice Grizzle.

La locomozione con le gambe è un obiettivo importante nella robotica perché consentirà alle macchine di coprire terreni irregolari o insidiosi ed entrare in edifici progettati per l'uomo. Ma è ancora difficile da fare nel mondo reale, come dimostrato da molti dei robot che partecipano a un concorso organizzato dalla DARPA a Pomona, in California, questo giugno (vedi An Obstacle Course May Benefit Robot-Kind ). I robot hanno compiuto notevoli prodezze di agilità e destrezza, ma ne hanno anche sofferto cadute imbarazzanti .

Per quanto naturale sembri l'arto protesico UT Dallas, non può ancora muoversi tra diversi tipi di azione, ad esempio il passaggio dal camminare al salire una rampa di scale, senza una sorta di controllo esterno. Gregg pensa che potrebbe essere possibile attivare una modifica senza un controller esterno, utilizzando il movimento di chi lo indossa. Sto lavorando a una nuova idea per questo, dice.

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