Non molto tempo fa, i bambini con una rara malattia neurologica potevano camminare per la prima volta grazie a un nuovo esoscheletro robotico. Questi dispositivi, che sono essenzialmente tute robotiche che danno movimento artificiale agli arti dell'utente, stanno diventando un modo sempre più comune per aiutare le persone che non possono usare le gambe per camminare. Ma mentre gli esoscheletri moderni sono per lo più dispositivi pesanti e goffi, le nuove tecnologie potrebbero renderli molto più facili da usare e più naturali. Probabilmente hai già indovinato dove sta andando: finta pelle.
Gli esoscheletri sono stati sviluppati dagli anni '60. Il primo esoscheletro era un ingombrante set di gambe e guanti artigliati che assomigliavano solo vagamente a un abito di Iron Man. Ha dovuto usare la potenza dell'idraulica per aiutare i lavoratori dell'industria a sollevare centinaia di chilogrammi di peso. Quel progetto non ebbe successo e non funzionò, ma le opzioni che seguirono migliorarono sempre di più. Oggi, le persone possono finalmente utilizzare gli esoscheletri per migliorare parzialmente le proprie capacità, reimparare a camminare con il loro aiuto o persino interagire con i computer utilizzando il feedback tattile o "tattile".
In genere, questi dispositivi sono costituiti da una catena di collegamenti e articolazioni di forza che lavorano in tandem con le ossa e le articolazioni di una persona. Gli arti artificiali sono saldamente attaccati agli arti di una persona e continuano i suoi movimenti. L'esoscheletro può essere controllato da un computer, ad esempio se sta eseguendo una routine di fisioterapia, oppure monitorando l'attività elettrica nei muscoli dell'utente e supportando la forza che generano.
Pesante e doloroso
Nonostante mezzo secolo di ricerche, gli esoscheletri non sono ancora ampiamente utilizzati. Ciò è in gran parte dovuto al fatto che erano scomodi da indossare per lunghi periodi di tempo, poiché i corpi delle persone sono diversi dai costumi, che sono realizzati come un unico letto di Procuste. Alcuni esoscheletri si adattano meglio al corpo umano, ma se le articolazioni robotiche e le articolazioni reali dell'utente non ruotano in sincronia, potrebbero verificarsi disagio o dolore. Tutto questo è aggravato dalla rigidità di ogni parte della tuta.
Un altro problema, soprattutto con gli esoscheletri della parte superiore del corpo, è il loro peso, poiché sono realizzati con materiali durevoli che possono sostenere pesi pesanti e sostenere il corpo. Inoltre, gli abiti moderni non sopportano molto bene i cambiamenti di temperatura o pioggia, rendendoli difficili da usare nel mondo reale. E le persone non riescono ancora ad abituarsi al proprio aspetto.
Per rendere gli esoscheletri più pratici e piacevoli da guardare, abbiamo bisogno di innovazione: dobbiamo renderli una "seconda pelle" piuttosto che una gigantesca tuta robotica. Di solito gli esoscheletri utilizzano motori elettrici pesanti, ma gli attuatori leggeri possono essere utilizzati anche come muscoli pneumatici. Possono fare sforzi simili ai motori elettrici, solo che peseranno molte volte di meno. Questi muscoli sono costituiti da una vescica di gomma circondata da una manica intrecciata. Sotto pressione, aumentano di diametro e si contraggono in lunghezza, spingendo l'articolazione. E sebbene siano realizzati con materiali leggeri, possono applicare forza, che è sufficiente per sollevare molte centinaia di chilogrammi.
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Robotica morbida
Tuttavia, anche questi attuatori leggeri devono essere fissati a una struttura meccanica rigida sul corpo dell'utente. Gli scienziati del Center for Autonomous Systems and Robotics dell'Università di Salford stanno sviluppando un'altra alternativa: la robotica morbida. Questa tecnologia utilizza materiali fisicamente morbidi e avanzati per eseguire le stesse attività dei tradizionali dispositivi robotici rigidi. Sono particolarmente adatti per interagire con le persone, poiché morbido spesso significa leggero e ci sono meno possibilità di lesioni quando si colpisce una persona.
Recentemente hanno sviluppato un nuovo "motore continuo morbido" che si piega come la proboscide di un elefante. A differenza di un giunto robotico rigido tradizionale, incontrando resistenza in una parte del corpo, si fletterà in tutte le direzioni per tutta la sua lunghezza. Indossando una tuta attillata con tali impulsi, potremmo avere un esoscheletro morbido che si flette esattamente dove si trovano le articolazioni di chi lo indossa. Di conseguenza, la tuta è perfettamente adatta a diversi portatori senza la necessità di regolarla o calibrarla meccanicamente. Inoltre il sistema è leggero e può essere indossato come indumento invece di un ingombrante telaio meccanico.
Gli esoscheletri stanno iniziando ad essere commercializzati e negli anni a venire probabilmente vedremo molte cose nuove. Nel 2012, la donna paralizzata Claire Lomas ha persino completato la Maratona di Londra indossando un esoscheletro. Ma ci sono ancora molte sfide ingegneristiche che dovranno essere affrontate prima di vedere un uso diffuso di tali sistemi. Per lo meno, abbiamo bisogno di un modo per alimentare queste tute senza doverle collegare ogni mezz'ora.
ILYA KHEL
