Un guanto morbido basato su attuatori pneumatici a nido d'ape per cure assistive e riabilitazione

Funzionalità del 30 agosto 2023

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di Ingrid Fadelli, Tech Xplore

Negli ultimi anni, esperti di robotica e scienziati informatici hanno sviluppato una varietà di sistemi altamente innovativi che potrebbero assistere le persone con disabilità fisiche, migliorare la loro qualità di vita e favorirne la riabilitazione. Questi sistemi includono tecnologie indossabili morbide, come i guanti assistivi intelligenti.

Molti guanti intelligenti sviluppati in precedenza sono stati realizzati utilizzando attuatori pneumatici basati su tessuto (FPA), che sono essenzialmente tessuti in grado di produrre movimenti specifici. Sebbene alcuni di questi sistemi abbiano ottenuto risultati promettenti, in genere possono produrre solo pochi movimenti con poca forza, il che ne limita l’uso diffuso nella riabilitazione e nelle cure assistive.

I ricercatori della Southeast University in Cina hanno recentemente creato un nuovo guanto morbido che potrebbe raggiungere una forza di uscita molto maggiore rispetto ad altri guanti introdotti in passato. Questo guanto, introdotto in Transactions on IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, si basa su un attuatore pneumatico morbido con struttura a nido d'ape.

"Gli FPA convenzionali in genere mostrano una forza di uscita limitata, limitando così le applicazioni di tali guanti", hanno scritto Jianwei Lai, Aiguo Song e colleghi nel loro articolo.

"Questo articolo presenta lo sviluppo di un nuovo attuatore pneumatico a nido d'ape (HPA) costruito utilizzando un rivestimento flessibile in poliuretano termoplastico (TPU) mediante tecniche di pressatura a caldo o saldatura a ultrasuoni."

L'HPA alla base del funzionamento del nuovo guanto intelligente esegue movimenti flettendo e ripiegando un airbag, il che significa che non si basa completamente su deformazioni fisiche e alta pressione dell'aria. Grazie al suo design unico, l'attuatore può consentire alle dita del guanto di piegarsi maggiormente ai propri angoli e di afferrare gli oggetti con maggiore forza.

"Rispetto agli attuatori pneumatici a doppio strato basati su tessuto (DLFPA) precedentemente utilizzati, gli HPA producono un notevole aumento dell'862% della forza di uscita finale", hanno spiegato Lai, Song e i loro colleghi. "Può produrre una forza di punta di 13,57 N ad una pressione di 150 kPa. L'integrazione degli HPA su un guanto pneumatico morbido consente di facilitare varie attività della vita quotidiana."

Per valutare il loro guanto morbido, i ricercatori hanno effettuato una serie di studi clinici coinvolgendo nove pazienti che avevano perso la capacità di muovere correttamente la mano a seguito di un ictus e stavano seguendo un percorso di riabilitazione fisica. A questi pazienti è stato chiesto di muovere le dita con e senza l'assistenza del guanto basato su HPA.

Durante i loro studi clinici. i ricercatori hanno utilizzato due test per valutare la forza con cui si muovevano le dita e la forza di presa. Ciò ha permesso loro di valutare gli effetti che il guanto aveva sulla capacità dei pazienti di muovere le dita, trattenere un oggetto e anche stimare la misura in cui i pazienti potevano usare adeguatamente le mani.