Un’innovazione che potrebbe cambiare la vita di molte persone che hanno subito l’amputazione degli arti superiori. Dall’University of Science and Technology of China (USTC) arriva una mano robotica che, grazie ai suoi 19 gradi di libertà, offre un’agilità e un movimento simili a quelli di una mano umana.
Mano robotica, materiali leggeri per una migliore mobilità
Per chi non lo sapesse, per gradi di libertà (o degrees of freedom, DOF) ci si riferisce al numero di movimenti indipendenti che una mano (robotica o umana) può compiere nello spazio. Ogni grado di libertà rappresenta una direzione di movimento possibile di una parte della mano, come la flessione o l’estensione delle dita, la rotazione del polso, o l’abduzione e adduzione delle dita.
Come precisa il sito specializzato Techxplore, la mano umana possiede 23 gradi di libertà ed è responsabile di oltre la metà delle nostre attività motorie quotidiane, pur pesando solo una frazione del nostro corpo. Le protesi tradizionali, invece, si basano su meccanismi motorizzati che spesso risultano ingombranti e limitati nella potenza. Infatti, il problema principale di queste soluzioni è bilanciare il peso con la libertà di movimento, senza compromettere la praticità d’uso.
Per risolvere questa sfida, il team dell’USTC ha sviluppato una mano robotica che pesa appena 370 grammi, grazie alle “leghe a memoria di forma” (shape-memory alloys, SMA), materiali capaci di contrarsi e tornare alla loro forma originale quando vengono riscaldati. Tutto questo “sistema” agisce come un muscolo artificiale, offrendo così un rapporto potenza-peso molto elevato e riducendo al tempo stesso la necessità di componenti motorizzati tradizionali.
Altre innovazioni: sistema di controllo e riconoscimento vocale
Oltre alla leggerezza e alla potenza, un altro elemento chiave della nuova protesi è il suo sofisticato sistema di controllo. Grazie a un meccanismo di trasmissione biomimetico ispirato ai tendini umani, i ricercatori hanno potuto integrare 23 sensori nelle dita e nel polso. Questi sensori permettono un controllo articolato e preciso, migliorando l’usabilità della protesi nelle attività quotidiane.
Un aspetto distintivo è il modulo di raffreddamento, progettato per ospitare e supportare ben 38 attuatori. Questa componente svolge un ruolo cruciale nella dissipazione del calore prodotto durante l’uso, garantendo alla mano protesica un’ampia gamma di movimenti con efficienza ottimale.
La protesi non si limita a replicare il movimento della mano umana e a eseguire azioni come pettinarsi, scrivere, utilizzare uno smartphone e persino giocare a scacchi. Come precisano i ricercatori nello studio pubblicato su Nature Communications, la mano integra anche un innovativo sistema di riconoscimento vocale, che, grazie a un’interfaccia avanzata, permette di controllare la protesi con comandi vocali in 60 lingue e 20 dialetti, e con un’accuratezza del 95%.
In definitiva, questa nuova mano robotica segna un significativo progresso nel settore delle protesi. Ha infatti il potenziale per migliorare la qualità della vita degli amputati, facilitando le attività quotidiane e contribuendo a rafforzare la fiducia in sé stessi. Ma le applicazioni di questa mano non si limitano al solo campo delle protesi. Sempre nello studio, i ricercatori hanno suggerito possibili utilizzi anche nello sviluppo di mani robotiche per umanoidi.
