TECNOLOGIE ASSISTIVE PER LE DISABILITÀ MOTORIE
RIPRENDERE IN MANO LA PROPRIA AUTONOMIA
L’obiettivo della nostra ricerca presso il laboratorio ALTAIR è sviluppare tecnologie indossabili capaci di restituire autonomia funzionale a persone con compromissioni motorie
Il fondamento: la compensazione della gravità
Il primo requisito per un’assistenza efficace è l’annullamento del carico gravitazionale che grava sull’arto superiore.
Attraverso una stima precisa della massa del braccio dell’utente, il sistema è in grado di generare una forza di sostegno che rende il movimento virtualmente privo di peso.
Questo approccio garantisce fluidità, eliminando vibrazioni e instabilità.
Il limite della pura compensazione di gravità
Per garantire un’assistenza ottima, l’esoscheletro dovrebbe conoscere in anticipo il peso dell’oggetto che la persona intende sollevare. Questo costituisce il principale limite della compensazione di gravità tradizionale. Nel video si osserva infatti che, non essendo noto il peso della bottiglia, l’esoscheletro non riesce a fornire un supporto adeguato per sollevarla.
Utilizzo delle informazioni dai muscoli
Il controllo mioelettrico rappresenta una delle frontiere più avanzate per il controllo volontario di dispositivi assistivi. Tale controllo utilizza il segnale muscolare acquisito tramite sensori di elettromiografia di superficie per comprendere l’intenzione dell’uomo e assisterlo di conseguenza.
Le criticità nella disabilità
Il controllo mioelettrico proporzionale è il paradigma di controllo più diffuso e consolidato. Il principio fondamentale è semplice: l’esoscheletro amplifica lo sforzo dell’utente, fornendo un’assistenza proporzionata al livello di attivazione muscolare, comportandosi, di fatto, come un amplificatore di forza. Tuttavia, questa strategia presenta limiti rilevanti in presenza di patologie neuromuscolari:
– Rapporto segnale-rumore: In pazienti affetti da miopatie o distrofie, il segnale muscolare residuo è estremamente debole e spesso disturbato dalla presenza di tessuto adiposo.
– Limite alla massima assistenza: per compensare una forza muscolare molto ridotta, è necessario un elevato fattore di amplificazione, che può generare movimenti bruschi, poco naturali e instabili, compromettendo l’uso nella vita quotidiana.
La nostra tecnologia: Compensazione Adattiva della Gravità
La soluzione proposta dal nostro gruppo di ricerca è una metodologia innovativa e brevettata che unisce i vantaggi della compensazione di gravità alla flessibilità del controllo mioelettrico
Il nostro algoritmo è in grado di stimare in tempo reale le variazioni di carico, consentendo all’utente di sollevare oggetti di peso ignoto senza compromettere stabilità o fluidità. Anche in presenza di segnali muscolari estremamente degradati e deboli, il sistema agisce come una naturale estensione del corpo, garantendo una transizione fluida tra il riposo e l’azione. Questa tecnologia rappresenta un passo concreto verso il ripristino dell’indipendenza nelle attività della vita quotidiana, consentendo una piena libertà di movimento anche in contesti clinici complessi.
Questi video documentano un percorso iniziato da Davide, ricercatore e primo utilizzatore di queste tecnologie. Ciò che è nato dalla sua determinazione personale è cresciuto fino a diventare un lavoro collettivo: oggi un team di persone lavora con lui per perfezionare questi sistemi. Davide ha dato l’impulso iniziale; oggi siamo in molti a correre verso lo stesso obiettivo. Per informazioni, scrivere a: andrea.calanca@univr.it
Davide Costanzi, PhD
Collaboratore alla Ricerca
Ho conseguito la laurea magistrale in ingegneria e scienze informatiche con lode nel 2015 e il dottorato in informatica nel 2021, entrambi presso l’Università degli Studi di Verona, Italia. Da oltre 10 anni collaboro con il laboratorio di robotica ALTAIR, prima con il prof. Paolo Fiorini e poi con il prof. Andrea Calanca. Sono affetto fin dalla nascita dalla distrofia muscolare di Duchenne, che comporta un progressivo indebolimento muscolare, colpendo inizialmente il sistema muscolo-scheletrico e, successivamente, il sistema respiratorio e cardiaco; attualmente non esistono cure. I miei interessi di ricerca includono la robotica e l’elaborazione dei segnali, in particolare quelli mioelettrici, con applicazioni nell’ambito degli esoscheletri, delle tecnologie assistive e delle interfacce uomo-robot (HRI) per le persone con disabilità motorie. Il mio obiettivo è sviluppare dispositivi e tecnologie che possano aiutare nella vita di tutti i giorni persone che si trovano nella mia stessa situazione. Con il gruppo di ACRobotica ho contribuito a numerosi progetti rivolti allo sviluppo di esoscheletri a controllo mioelettrico, sia nella loro progettazione sia come primo utilizzatore, trovandomi nella particolare condizione di poter vivere entrambi questi aspetti.
Andrea Calanca, PhD
Professore Associato e responsabile scientifico
Eldison Dimo, PhD
Collaboratore alla ricerca
Francesco Pascucci, PhD
Collaboratore alla ricerca
Mario Sedilesu
Studente di dottorato