La risposta ai problemi di mobilità potrebbe un giorno essere facile come infilarsi un paio di pantaloni? Un team di ricerca guidato dal professor Jonathan Rossiter dell'Università di Bristol ha recentemente svelato un prototipo di paio di pantaloni robotici che sperano possa aiutare alcune persone disabili a camminare senza altra assistenza.

In qualità di ingegnere che ricerca modi per aiutare le persone con lesioni al midollo spinale a muovere di nuovo gli arti, Sono profondamente consapevole di come la perdita di mobilità possa influire sulla qualità della vita di una persona, e come ripristinare quel movimento può aiutare. Dato l'incredibile numero di persone con disabilità (oltre 6,5 milioni di persone con problemi di mobilità solo nel Regno Unito) e l'invecchiamento della popolazione, dispositivi che migliorano la mobilità potrebbero aiutare un ampio segmento della popolazione.

Eppure, nonostante 50 anni di ricerca, questo tipo di tecnologia è stato raramente adottato al di fuori del laboratorio. Quindi il nuovo sviluppo di pantaloni robotici è in corso per portare finalmente una tecnologia di mobilità lavorativa in casa?

A differenza del dispositivo robotico rigido nel film d'animazione di Wallace e Gromit The Wrong Pants, i nuovi cosiddetti "pantaloni giusti" utilizzano morbidi muscoli artificiali per creare movimento, oltre a sfruttare i muscoli reali di chi lo indossa. Questi imitano i muscoli umani nel produrre una forza semplicemente diventando più corti e tirando su entrambe le estremità.

Mettendo insieme diversi muscoli artificiali, i pantaloni assistivi possono muovere un'articolazione come il ginocchio, e aiutare l'utente con movimenti come alzarsi da una sedia. Poiché i muscoli artificiali sono elastici e morbidi, sono più sicuri dei motori tradizionali utilizzati negli esoscheletri robotici rigidi che, sebbene potente, sono rigidi e scomodi.

I ricercatori hanno avanzato diverse idee su come accorciare i muscoli artificiali e creare movimento. Un design adatta il concetto di muscoli dell'aria, che sono effettivamente palloncini che si espandono lateralmente e si accorciano in lunghezza mentre si riempiono d'aria.

Un altro progetto proposto utilizza l'elettricità per accorciare un muscolo artificiale costituito da un gel posto tra due lastre di rame. Il gel è attratto da aree ad alta tensione elettrica. Quindi la creazione di due diverse tensioni nelle piastre costringe il gel a restringersi attorno a una di esse, avvicinandoli e accorciando il muscolo.

Un'altra tecnologia integrata nei pantaloni assistivi è la stimolazione elettrica funzionale (FES). Gli elettrodi intessuti nei pantaloni posizionati strategicamente sopra i muscoli possono inviare impulsi elettrici appositamente progettati nel corpo per dirottare il canale di comunicazione tra il cervello e i muscoli e comandare direttamente ai muscoli di contrarsi. Usando i muscoli esistenti e aggirando il cervello, i pantaloni assistivi possono anche comandare muscoli che chi li indossa potrebbe avere difficoltà a utilizzare da soli (ad esempio a causa di un ictus).

I pantaloni possono anche aiutare gli utenti che faticano a stare in piedi per un certo periodo di tempo grazie a ginocchiere in plastica appositamente realizzate che si irrigidiscono mentre si raffreddano. Il controllo della temperatura delle bretelle consente al ginocchio di muoversi o bloccarsi in posizione per mantenere la posizione eretta senza molto sforzo richiesto dai muscoli (reali o artificiali).

Altre caratteristiche includono una cintura automatica, utilizzando un meccanismo simile ai muscoli dell'aria, per indossare e togliere i pantaloni in modo facile e sicuro.

I ricercatori suggeriscono di creare un sistema elettronico integrato che riceve informazioni sul movimento e sullo stato di chi lo indossa da sensori incorporati nei pantaloni, e controlla tutti i sistemi per adattare i movimenti alle esigenze dell'utente. L'elettronica consentirebbe agli utenti di controllare i propri movimenti tramite controlli direttamente intrecciati sui pantaloni. La sfida sarà quella di cronometrare il movimento dei muscoli artificiali e la stimolazione elettrica dei muscoli reali in risposta alla postura dell'utente.

Sfide rimanenti

I pantaloni giusti sono unici nel loro approccio alla fusione di ricerca all'avanguardia e tecniche consolidate in un unico prototipo. A parte la novità dei pantaloni robotici, ciò che rende il dispositivo così avvincente come pratica tecnologia di assistenza è il fatto che può essere adattato a molti utenti diversi. Ciò solleva la speranza che possa essere ampiamente adottato laddove altre iniziative precedenti hanno fallito.

Però, questo è solo il prototipo. Un prodotto funzionante è probabilmente tra almeno cinque anni e domande importanti devono essere risolte per arrivare a quella fase. Dove conserverà tutta la potenza di cui ha bisogno? Come si possono miniaturizzare e incorporare tutti i sistemi nei pantaloni in modo che non diventino ingombranti e scomodi da indossare? Il controller può prevedere l'azione migliore da intraprendere nella complessità in continua evoluzione degli ambienti reali in cui gli utenti cammineranno?

Tuttavia, altre tecnologie hanno il potenziale per migliorare ulteriormente i pantaloni. Le interfacce cervello-computer in grado di decodificare i segnali cerebrali vengono ora utilizzate in sistemi che aiutano le persone paralizzate a muoversi di nuovo. Controllare i pantaloni assistiti con il pensiero potrebbe rendere di nuovo un passo senza sforzo per molte persone.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.