Mano robotica: così la scienza può cambiare in meglio la vita della gente. La ricerca sulla mano robotica ha compiuto notevoli progressi negli ultimi anni. L’obiettivo è quello di realizzare protesi di mano sempre più sofisticate con caratteristiche sempre più vicine a quelle degli arti umani.
Mano robotica: il pensiero diventa movimento
“My Hand” è il progetto dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa che ha consentito di realizzare una mano robotica capace di “comunicare” sensazioni tattili a chi la indossa. Un arto bionico che si integra con i muscoli e il sistema nervoso dell’individuo e riesce così a trasformare la sua volontà in movimento. Proprio come se si trattasse di una mano vera. “My Hand” è stato finanziato dal ministero dell’Università. Il risultato oggi è una protesi che potrà essere impiantata senza passare per la sala operatoria. Tre motori elettrici e il pollice opponibile consentono di afferrare agevolmente una gran varietà di oggetti.
L’Istituto di BioRobotica studia la mano robotica dal 1999. Uno sforzo che ha consentito di dare vita a un arto bionico curato anche nel design.
Una di queste mani artificiali è stata impiantata a una donna, al Policlinico Gemelli di Roma, nel 2016.
La mano robotica italiana
Si chiama Hannes la mano robotica realizzata dall’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova in collaborazione con l’Inail. A progettarla è stata il Rehab Technologies Lab, un laboratorio nato dalla collaborazione fra i due istituti.
Questa mano robotica promette di costare il 30% in meno rispetto alle altre ed è più leggera, si impianta senza intervento chirurgico e restituisce a chi la indossa il 90% della funzionalità dell’arto.
Questo dispositivo robotico si indossa in pochi secondi come se fosse un guanto robotico, sfrutta i segnali bioelettrici dei muscoli e li traduce in movimento. In questo modo riproduce il funzionamento di una mano vera. Le dita si piegano e il pollice può assumere tre posizioni diverse.
Nel febbraio 2019 Science Robotics ha pubblicato due articoli che parlano dei progressi nella sperimentazione della mano robotica in Italia. Il primo riguarda il progetto Sensibilia, voluto e portato avanti dall’Inail e dall’Università Campus Biomedico di Roma. L’altro studio ha messo insieme la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, la Fondazione Policlinico Universitario Gemelli, l’Università Cattolica e il Politecnico di Losanna.
La sperimentazione è durata circa dieci anni per entrambi. Comune denominatore quello di sfruttare i nervi intatti nella parte di braccio amputata dei pazienti come veicoli di ingresso e di uscita di segnali bioelettrici provenienti dal cervello. Questo tipo di mano bionica potrà essere utilizzata per restituire una vita normale a chi ha subito una amputazione ma anche a chi ha subito la lesione del midollo o un ictus.
La mano robotica per anziani e per i lavori pesanti
Un esoscheletro robotico come quello dell’Istituto Italiano di Tecnologia potrebbe essere utilizzato in futuro anche per consentire agli anziani che hanno perso parte della loro forza di riacquistarla. Grazie alla mano robotica si potrà quindi anche recuperare la forza perduta a causa dell’età.
In futuro gli arti robotici potrebbero essere utilizzati anche per lavori particolarmente pesanti. Parliamo di esoscheletri per camminare e di mani robot che potrebbero darci forza e resistenza da cyborg.
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Mano robotica permanente: impiantata in Svezia per la prima volta
Una mano robotica permanente è una mano robotica che una volta impiantata resta per tutta la vita con la persona che l’ha ricevuta, sostituendo in tutto e per tutto l’arto vero.
Il primo arto robotico di questo genere è stato impiantato in Svezia su una donna di 45 anni a cui era stata amputata la mano. Ciò è stato possibile grazie al progetto europeo DeTOP (Dexterous Transradial Osseointegrated Prosthesis with neural control and sensory feedback), coordinato dall’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. La notizia è stata resa nota nel mese di febbraio 2019.
La mano robotica in questo caso è stata fissata alle ossa dell’avambraccio. La donna a cui è stata impiantata potrà muoverla proprio come muoveva la sua vera mano e come ciascuno di noi muove le mani: utilizzando il sistema nervoso, al quale è stata collegata. Inoltre riceverà da questa anche una percezione realistica degli oggetti che tocca. Proprio come succede con il tatto. Se volete saperne di più date uno sguardo al video sotto.
La mano robotica: uno sguardo all’estero
Già adesso, anche in Italia, è possibile acquistare arti bionici prodotti da aziende straniere. È il caso, per esempio, della mano robotica bebionic dell’azienda inglese Steeper, che produce protesi di mano di diversa misura, a seconda delle esigenze del paziente.
L’azienda tedesca Ottobock produce Michelangelo, una protesi di mano con una forza di presa dichiarata di 6-7 chili, realizzata con materiali morbidi per rendere questa arto quanto più simile possibile a una mano naturale.
Touch Bionics è un’altra delle aziende che producono e vendono protesi di mano robotica. Una di queste è stata impiantata anche su un bimbo inglese di nove anni.
La sfida nel settore degli arti bionici, insomma, sembra già vinta. La possibilità di sostituire pezzi del nostro corpo con “ricambi” artificiali ci renderà un po’ più cyborg ma, probabilmente, anche un po’ più umani, aiutandoci a superare handicap in passato fortemente invalidanti.
Mano bionica, a che punto siamo?
Fin qui abbiamo parlato di alcuni modelli di mano bionica su cui stanno lavorando scienziati, enti, aziende, università. Adesso, probabilmente, la domanda che vi state ponendo è: sì, ma a che punto siamo veramente? Quando si concluderanno le sperimentazioni e quando sarà possibile impiantare una mano robotica a tutti i pazienti che ne avranno bisogno?
Innanzitutto c’è un problema di costi che nel caso di questi dispositivi sono ancora molto elevati. Si parla di centinaia di migliaia di euro per i dispositivo più avanzati. L’ambizione è quella di potere rendere accessibile a tutti l’uso della mano bionica e delle altre protesi robotiche evolute. Sarà possibile? L’impegno c’è. Il risultato lo vedremo nei prossimi anni.
Le altre sfide sono di carattere tecnologico. Le sperimentazioni stanno dando importanti risultati, sono già arrivate a un punto di assoluto rilievo. Bisogna fare in modo che la mano bionica possa sostituire in tutto e per tutto l’arto vero del paziente. Dovrà dunque essere una mano che possa essere mossa e controllata con gli stimoli nervosi, possa avere una forza proporzionata per ogni tipo di utilizzo se ne faccia nel corso della giornata, possa restituire sensazioni paragonabili a quelle che ci restituisce una mano vera. Anche a questo stanno lavorando gli scienziati, in ogni parte del mondo.
Attualmente le protesi mioelettriche più comuni consentono di avere un controllo motorio volontario della mano. Significa che è possibile pensare di muovere l’arto e questo si muove veramente come se fosse una mano vera. Un ulteriore passo è stato quello di fornire alla mano bionica la sensazione simile a quella offerta dal tatto, con una serie di sensazioni tuttavia ancora limitate rispetto all’arto naturale.
Il passo successivo a cui si punta è adesso quello di fornire la mano robotica di sensazioni più complete capaci di far percepire a chi la indossa la posizione nello spazio della mano e delle dita, anche al buio o a occhi chiusi ma anche la capacità di dosare la forza, percepire le dimensioni degli oggetti, la forma, la consistenza. È quello a cui puntano le sperimentazioni più recenti.
In futuro, grazie a materiali “intelligenti” come il grafene, inoltre, le protesi come quella di cui abbiamo discusso potrebbero essere più leggere e ancora più precise nella presa e nei movimenti, al punto da sembrare degli arti veri. Il grafene consentirà di sostituire i sensori attuali, che consentono l’integrazione tra l’arto amputato e l’arto robot, con altri di nuova generazione capaci anche di ridurre lo stress fisico nel punto di contatto tra uomo e macchina.
Abbiamo parlato di Cyborg, mano robotica e altre protesi robotiche anche in questi articoli:
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