Secondo Aaron Young, ricercatore presso il Georgia Institute of Technology, negli ultimi anni, le tute di assistenza meccanica, a lungo rappresentate in opere di fantascienza e film popolari, hanno finalmente iniziato a vedere un dispiegamento commerciale. La maggior parte di queste tute ha un cosiddetto design passivo, che aiuta chi lo indossa con elementi non alimentati come le molle.

Le tute attive che incorporano elettronica e motori alimentati devono ancora essere ampiamente applicate. Tendono ad essere grandi e pesanti e fanno affidamento su esoscheletri rigidi per trasferire il peso dal corpo al suolo. Gli esoscheletri aggiungono anche molta rigidità, ha detto Young. Indossare la maggior parte delle tute attive è un po' come diventare un tutt'uno con un carrello elevatore, costringendo chi lo indossa a sollevare pesi su un piano verticale.

Per tutti questi motivi, Young's Asymmetric Back eXosuit (ABX) descritto nel numero del 5 ottobre di IEEE Transactions on Robotics è altamente fuori standard. Non c'è esoscheletro, nessuna struttura rigida, niente che entri in contatto con il pavimento. Se chi lo indossa è solo in piedi, non fa altro che aggiungere 14 libbre alle gambe. Ma se sollevano il corpo da una posizione piegata, fa un rumore un po' frenetico:è il suono dell'ABX che li aiuta a ruotare il busto, aiutandoli a torcersi.

Sebbene la maggior parte delle tute attive supporti i sollevamenti verticali, anche i movimenti di rotazione e torsione sono onnipresenti, specialmente in alcuni campi del lavoro manuale come la raccolta dei rifiuti e la movimentazione dei bagagli. In molti casi, questi movimenti possono essere goffi e faticosi, causando lesioni sul lavoro e mal di schiena, secondo Young. Il mal di schiena, a sua volta, è direttamente correlato alla forza delle forze di compressione e di taglio applicate alla colonna vertebrale.

Nel progettare la loro exosuit, i ricercatori hanno cercato un modo per ridurre questi carichi sulle articolazioni spinali. Indossarlo sembra un po' come indossare uno zaino futuristico. Due motori vengono prima fissati sulla parte posteriore di ciascuna parte superiore della coscia. Questi motori vengono quindi collegati alla parte posteriore delle spalle opposte, ciascuno con il proprio cavo, creando due cavi che si sovrappongono diagonalmente. L'esosuit fornisce assistenza applicando tensione ai cavi quando rileva un sollevamento di chi lo indossa da una postura piegata.

"È sicuramente una sensazione diversa da una sorta di esoscheletro standard. Non è il tuo design standard", ha detto Young.

Poiché i cavi diagonali hanno una componente di movimento orizzontale, esercitano una trazione sul busto che può aiutare a torcerlo da un lato all'altro. Nei test, i ricercatori hanno dimostrato che quando chi indossava l'ABX faceva oscillare un peso da terra su un lato, l'esosuit riduceva le attivazioni dei muscoli della schiena in media del 16%, come misurato dai sensori dell'elettromiografia (EMG). L'exosuit ha anche fornito una riduzione del 37% dello sforzo muscolare della schiena quando chi lo indossa ha sollevato pesi simmetricamente, direttamente da terra, un livello di assistenza paragonabile a modelli più rigidi.

"Le persone hanno sicuramente sentito che la tecnologia li stava aiutando, il che è fantastico. E abbiamo visto la contemporanea riduzione dell'EMG", ha affermato Young. "Penso che sia un ottimo primo passo."

In un certo senso, indossare l'exosuit è quasi come legare due muscoli aggiuntivi sul corpo:muscoli non convenzionali, che corrono direttamente dalla schiena alla gamba. È interessante notare che è il posizionamento di questi muscoli piuttosto che la loro forza bruta che li rende funzionali, ha detto Young.

I motori tirano i cavi con molta meno potenza dei muscoli del corpo. Tuttavia, i cavi sono posizionati molto più lontano dai giunti. Attraverso questo posizionamento, i cavi ottengono una maggiore leva e un vantaggio meccanico, consentendo a chi li indossa di ridurre la loro produzione muscolare complessiva e quindi il carico che mettono sulla colonna vertebrale. (Il carico spinale non è stato misurato direttamente nello studio.)

A parte le sue prestazioni complessive, è la natura flessibile e asimmetrica della tuta che la rende davvero unica, ha detto Young. Al momento non ci sono altre tute attive che forniscano assistenza per torcere e ruotare attraverso una gamma di movimento comparabile. Sebbene anche altre tute esotiche utilizzino cavi, nessuno li ha disposti lungo linee diagonali.

Young is currently seeking collaborations with industry partners to further develop the exosuit. In future work, he sees its control system as a point to improve. Currently, when a person raises their torso from a lowered position, the cables simply pull with constant tension. But it should be possible to make the system detect different actions of the wearer and adjust its pull in response.