Quindici studenti di bachelor e master della Scuola di Ingegneria Industriale di Barcellona (ETSEIB) dell'Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) condividono lo stesso sogno:migliorare la qualità della vita delle persone con disabilità utilizzando le tecnologie assistive. Nello specifico, il giovane team di ingegneri biomedici Arm2u sta sviluppando una protesi transradiale – che sostituisce un braccio mancante sotto il gomito – con controllo mioelettrico (cioè controllato dai segnali elettrici naturali prodotti dalla contrazione muscolare).

Dopo aver creato una prima protesi lo scorso anno, il team ha fatto un passo avanti creando un secondo prototipo, un braccio robotico completamente funzionale che consente la pronosupinazione della mano (rotazione dell'avambraccio) e i movimenti di apertura/chiusura. Si basa su sensori EMG, che raccolgono i comandi dalla contrazione muscolare del paziente e trasformano questi impulsi elettrici in un segnale che il microcontrollore può comprendere e utilizzare.

La protesi è stampata in 3D con plastica PLA, quindi può essere prodotta a basso costo, come spiega Lluís Bonet Ortuño, uno dei team leader:"Uno dei nostri obiettivi principali nello sviluppo della protesi era realizzare un prototipo con tecnologie convenienti in modo che potesse essere prodotta e modificata costantemente senza costi elevati. Utilizzando la stampa 3D, abbiamo realizzato una protesi a un costo molto inferiore rispetto a protesi simili in commercio."

Parti prototipo

Progettato interamente dal team Arm2u, il prototipo comprende quattro parti fondamentali che lavorano in modo coordinato per consentire la mobilità:la presa, che tiene saldamente il dispositivo sull'arto; il prono, che memorizza la maggior parte dell'elettronica e ospita gli elementi di controllo e informazioni sullo stato della protesi; la pinza, un elemento a forma di pinza per manipolare oggetti; e infine la parte elettronica, che utilizza un microcontrollore Arduino Uno per collegare i sensori, i motori e altri elementi per controllare il dispositivo e segnalarne lo stato all'utente.

Il secondo modello presenta diversi miglioramenti, come uno schermo LCD integrato, che riporta continuamente lo stato della protesi fornendo informazioni sulla durata della batteria, lo sforzo dei polpastrelli, la temperatura interna e altro ancora.

Inoltre, il nuovo design ha una maggiore adattabilità che consente l'adattamento alla dimensione del braccio dell'utente e un peso totale ridotto rispetto al modello precedente, che lo rende più confortevole.

Lavoro di squadra

Arm2u è un team universitario creato a Barcellona nel 2018 e con sede presso l'ETSEIB. È un gruppo multidisciplinare di studenti della laurea triennale in Ingegneria delle Tecnologie Industriali dell'ETSEIB, della laurea magistrale in Ingegneria industriale e della laurea magistrale in Controllo automatico e robotica, con interessi in meccanica ed elettronica applicata alle biotecnologie.

Con l'obiettivo di spingere i confini dell'industria della protesi, il team è organizzato in tre aree:il dipartimento di meccanica, incaricato di sviluppare un modello CAD concettuale, simulazioni sia cinetiche che statiche, selezionando i materiali e ricercando i sistemi di produzione; il reparto di elettronica, preposto al controllo degli attuatori multipli nella protesi e all'acquisizione dei segnali mioelettrici; e il dipartimento di gestione, incaricato di sviluppare piani aziendali e finanziari, gestire risorse e budget, gestione interna, comunicazione e altro.

Secondo Aleix Ricou, anche lui leader del team, "il team mira a sviluppare nuove protesi per aiutare le persone nella vita di tutti i giorni e continuare la ricerca nell'ingegneria biomedica. Vogliamo diventare un team universitario leader per tutti gli studenti che vogliono conoscere quest'area e siamo aperti a lavorare con chiunque condivida le nostre preoccupazioni."

Uno studente FME, il vettore Arm2u

Il portatore è un attore chiave nella progettazione e nello sviluppo delle protesi, essendo la persona per la quale il prototipo è personalizzato e che ne testa le funzioni in un ambiente reale. Nel caso del braccio robotico progettato dal team Arm2u, il vettore è Kyle Briggs, uno studente americano del master in Statistics and Operations Research presso la School of Mathematics and Statistics (FME) dell'UPC.

Avendo utilizzato diverse protesi nel corso della sua vita per svolgere attività come andare in bicicletta o lavorare, Kyle ammette che gli piace indossare la protesi sviluppata dal team ETSEIB. Lo studente "ha gareggiato" con la protesi Arm2u al Cybathlon Challenge di Zurigo, in Svizzera, il 18 maggio. In questa competizione, le persone con disabilità fisiche testano le protesi, sviluppate da gruppi di ricerca di università e aziende di tutto il mondo, affrontando attività quotidiane, come la manipolazione e il trasporto di oggetti e posizionandole in una posizione specifica all'interno di cubi con diversi slot.

Ora la squadra attende con impazienza il Cybathlon 2024, che è l'evento principale, composto da sei prove. Partecipare a questo tipo di esperienza è molto positivo, poiché rafforza i legami tra i membri del team. Come spiegato dagli studenti, "realizzare un progetto di ingegneria e presentarlo a livello internazionale prima di altri professionisti è un'esperienza gratificante, ci rende orgogliosi e ci dà la possibilità di vivere in prima persona il tipo di situazioni che potremmo incontrare nel nostro futuro carriere professionali. Perseguire un obiettivo comune come una squadra ci permette di affrontare questa sfida insieme, dandoci forza e supporto a vicenda, e di integrare le nostre capacità per portare a termine la missione della squadra". + Esplora ulteriormente

Un nuovo tipo di protesi della mano impara dall'utente e l'utente impara dalla protesi