"Sto cercando di acquistare una cella di carico a 6 gradi di libertà e sono rimasto colpito dalle opzioni a basso profilo di Sunrise."----un esperto di ricerca sulla riabilitazione
Fonte dell'immagine: laboratorio di neurobionica dell'Università del Michigan
Con l'avvento dell'intelligenza artificiale, i ricercatori in Nord America e in Europa hanno compiuto progressi impressionanti nella ricerca e nello sviluppo della riabilitazione medica. Tra queste, le protesi di intelligenza artificiale (protesi robotiche) hanno attirato molta attenzione. Uno dei componenti chiave delle protesi di intelligenza artificiale è l'unità di controllo della forza. Le protesi tradizionali supportano l'utente in modo fisso, quindi gli altri arti e parti del corpo dell'utente devono spesso cooperare con la protesi rigida per completare l'azione. Non solo la capacità di movimento è limitata, ma anche il movimento è incoordinato. È facile cadere e sviluppare complicazioni secondarie, creando maggiori difficoltà e sfide per i pazienti. A differenza delle protesi tradizionali, le protesi robotiche possono fornire agli utenti un supporto attivo piuttosto che passivo per l'equilibrio in base alle variazioni delle condizioni stradali e dei movimenti, consentendo loro di agire più liberamente e migliorare notevolmente la loro qualità di vita.
Fonte dell'immagine: Progettazione e implementazione clinica di una gamba bionica open source, Alejandro F. Azocar. Volume Nature Biomedical Engineering.
Secondo le statistiche, negli Stati Uniti ci sono almeno 300.000 amputati. In Cina ci sono 24,12 milioni di persone con disabilità fisiche, di cui 2,26 milioni sono amputati, e solo il 39,8% è dotato di protesi. Le statistiche degli ultimi due anni mostrano che in Cina il numero medio annuo di nuove amputazioni è di circa 200.000 a causa di incidenti stradali, incidenti industriali, incidenti minerari e malattie. Il numero di amputazioni dovute al diabete è in rapido aumento. Anche le protesi devono essere sostituite con l'avanzare dell'età. Inoltre, i pazienti con debolezza muscolare, atrofia muscolare o emiplegia necessitano di ausili medici come gli esoscheletri per aiutarli a stare in piedi o muoversi di nuovo. Pertanto, protesi ed esoscheletri intelligenti più efficienti e affidabili hanno una grande domanda di mercato e un'importanza sociale.
Fonte dell'immagine: laboratorio di sistemi di controllo locomotorio dell'UT Dallas
Per realizzare il controllo della forza delle protesi intelligenti, sono necessari sensori di forza a 6 gradi di libertà (DOF) per rilevare le variazioni delle condizioni stradali in tempo reale e controllare con precisione l'entità della forza. La complessità delle condizioni stradali, la variabilità delle azioni e i vincoli di integrazione impongono requisiti molto elevati ai sensori di forza a 6 gradi di libertà (DOF). Non solo devono soddisfare i requisiti di portata di forza e momento, ma devono anche essere leggeri e sottili. Gli utenti hanno affermato che, dopo un'indagine, hanno scoperto che, sul mercato, solo i sensori di forza a 6 gradi di libertà (DOF) della serie ultrasottile SRI M35 possono soddisfare tutti questi requisiti.
La serie M35 comprende 18 modelli, tutti con uno spessore inferiore a 1 cm, e il più piccolo ha uno spessore di soli 7,5 mm. I pesi sono tutti inferiori a 0,26 kg, e il più leggero pesa solo 0,01 kg. La non linearità e l'isteresi sono pari all'1%, la diafonia inferiore al 3% e sono realizzati con tecnologia estensimetrica in acciaio su lamina metallica. Le eccellenti prestazioni di questi sensori sottili, leggeri e compatti sono possibili grazie ai 30 anni di esperienza nella progettazione di SRI, che hanno preso spunto dai manichini per la sicurezza automobilistica e si sono espansi oltre. Queste tecnologie vengono ora utilizzate nella ricerca e nello sviluppo di protesi intelligenti per garantire la sicurezza di un numero sempre maggiore di persone.
Fonte dell'immagine: Laboratorio di neurobionica dell'Università del Michigan, laboratorio di sistemi di controllo locomotorio
Inoltre, il prezzo dei sensori SRI è molto competitivo rispetto a quello di altri importanti produttori di sensori di forza. Grazie alla sua elevata resistenza tecnica e al prezzo accessibile, il marchio discreto SRI si è diffuso grazie al passaparola ed è molto apprezzato dai principali laboratori di ricerca in ambito riabilitativo medico e dall'industria delle protesi robotiche. Negli ultimi 7 anni, ricercatori e ingegneri di bionica e biomeccanica provenienti da Stati Uniti, Cina, Canada, Giappone, Italia, Spagna e altri paesi hanno utilizzato i sensori ultrasottili SRI per ricerche innovative, pubblicato un gran numero di articoli accademici e ottenuto notevoli progressi.
Nel prossimo articolo, presenteremo l'applicazione della serie ultrasottile SRI M35 nel campo della riabilitazione medica. Saranno inclusi gli ultimi risultati della ricerca su protesi ed esoscheletri intelligenti, pubblicati su Nature e sulle riviste di conferenze IEEE. Restate sintonizzati!
Riferimento:
1. Popolazione di pazienti e altre stime di protesi e ortesi negli Stati Uniti, Maurice A. LeBlanc, MS, CP
2. Progettazione e implementazione clinica di una gamba bionica open source, Alejandro F. Azocar. Volume Nature Biomedical Engineering.
3. Progettazione e convalida di un'ortesi ginocchio-caviglia motorizzata ad alta densità di coppia e con elevata retroazionamento. Hanqi Zhu, Conferenza internazionale IEEE 2017 su robotica e automazione (ICRA)