Gli ingegneri della Johns Hopkins University hanno sviluppato una mano protesica innovativa in grado di afferrare giocattoli di peluche, bottiglie d’acqua e altri oggetti quotidiani come farebbe una mano umana, adattando con cura la presa per evitare di danneggiare o maneggiare in modo errato ciò che tiene. Questo design ibrido rappresenta una novità per le mani robotiche, che in passato erano troppo rigide o troppo morbide per replicare il tocco umano su oggetti di diverse texture e materiali. L’innovazione offre una soluzione promettente per le persone con perdita della mano e potrebbe migliorare il modo in cui i bracci robotici interagiscono con l’ambiente.
Il dispositivo, sviluppato dal Neuroengineering and Biomedical Instrumentations Lab, che nel 2018 ha creato la prima “pelle” elettronica al mondo con un senso del dolore simile a quello umano, presenta un sistema multifinger con polimeri simili alla gomma e uno scheletro interno rigido stampato in 3D. I suoi tre strati di sensori tattili, ispirati agli strati della pelle umana, gli permettono di afferrare e distinguere oggetti di varie forme e texture superficiali, piuttosto che limitarsi a rilevare il tocco. Ogni giunto delle dita, morbido e riempito d’aria, può essere controllato con i muscoli dell’avambraccio, e algoritmi di apprendimento automatico focalizzano i segnali dai recettori tattili artificiali per creare un senso del tatto realistico.
In laboratorio, la mano ha identificato e manipolato 15 oggetti quotidiani, tra cui delicati giocattoli di peluche, spugne per piatti e scatole di cartone, oltre a ananas, bottiglie d’acqua in metallo e altri oggetti più robusti. Negli esperimenti, il dispositivo ha raggiunto le migliori prestazioni rispetto alle alternative, gestendo con successo gli oggetti con un’accuratezza del 99,69% e adattando la presa secondo necessità per prevenire incidenti. L’esempio migliore è stato quando ha sollevato abilmente un bicchiere di plastica sottile e fragile pieno d’acqua, utilizzando solo tre dita senza ammaccarlo.
“Stiamo combinando i punti di forza della robotica rigida e morbida per imitare la mano umana,” ha detto Sriramana Sankar, ingegnere biomedico della Johns Hopkins che ha guidato il lavoro. “La mano umana non è completamente rigida né puramente morbida: è un sistema ibrido, con ossa, giunti morbidi e tessuti che lavorano insieme. Questo è ciò che vogliamo che la nostra mano protesica raggiunga. Questo è un nuovo territorio per la robotica e le protesi, che non hanno ancora abbracciato completamente questa tecnologia ibrida. È la capacità di dare una stretta di mano ferma o di raccogliere un oggetto morbido senza paura di schiacciarlo.”
“L’obiettivo fin dall’inizio è stato quello di creare una mano protesica che modelliamo basandoci sulle capacità fisiche e sensoriali della mano umana – una protesi più naturale che funzioni e si senta come un arto perduto,” ha aggiunto Sankar. “Vogliamo dare alle persone con perdita dell’arto superiore la possibilità di interagire in modo sicuro e libero con il loro ambiente, di sentire e tenere i loro cari senza preoccuparsi di far loro del male.”
Fonte: Science Daily
