MATE-XT: il perfetto esoscheletro meccanico

Anno dopo anno nel campo della biomeccanica si fanno passi da gigante. In particolare, uno dei settori più all’avanguardia riguarda la realizzazione di esoscheletri meccanici, in grado di sostenere il corpo dell’operatore in notevoli attività. L’applicazione di questa tecnologia è senza limiti: si va dall’uso industriale fino a quello ospedaliero, dall’utilizzo in opere civili fino a quello domestico, dall’automotive alla logistica. 

Diversi sono i prototipi proposti sul mercato con design molto diversi tra loro. Non c’è da stupirsi se alcuni assomiglino all’armatura di Ironman costruita da Tony Stark.

È il caso di MATE-XTl’esoscheletro prodotto da Comau, società torinese del gruppo FCA leader globale in soluzioni avanzate per l’automazione industriale, che di recente ha segnato un importante traguardo nella diffusione della tecnologia dei supporti robotici passivi: primo esoscheletro sul mercato ad aver ottenuto la certificazione EAWS (Ergonomic Assessment Work-Sheet). Il progetto è stato sviluppato in collaborazione con IUVO, compagnia spin-off dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, e con ÖSSUR, azienda islandese leader nel settore dei dispositivi ortopedici non invasivi.  

L’esoscheletro si indossa come se fosse uno zaino, il supporto robotizzato è costituito da 3 componenti fondamentali: la struttura spinale in carbonio, la fascia lombare high-tech che permette un intuitivo sistema di allacciamento e i bracci meccanici. Essi sono incernierati all’altezza della spalla e assicurati al braccio tramite un laccio all’altezza del gomito.  

I materiali utilizzati permettono di mantenere il peso dell’intero apparecchio sui 4kg (che può variare di un centinaio di grammi in base alla taglia).  

 Il movimento del dispositivo è reso possibile grazie ad un attento studio dei gradi di libertà concessi dalle cerniere. Il MATE-XT è un dispositivo passivo, dunque non sono presenti motori ma l’azione di supporto nel sollevamento avviene tramite la Torque Generator Box (TGB): un meccanismo in grado di immagazzinare e trasformare l’energia meccanica potenziale di una serie di molle pretensionate al fine di creare una coppia variabile assistiva per il braccio. Le coppie assistive sono massime per angoli di flessione di circa 90°. Inoltre, il sistema di regolazione prevede 8 modelli di gestione delle forze a seconda dell’utilizzo.  

 

 

Il concetto alla base di un sistema robotico passivo è quello di supportare l’utente nelle sue azioni di routine, non bisogna pensare che tale dispositivo permette di sollevare carichi superiori del normale, ma agisce unicamente come supporto articolare e posturale. 

Il progetto è stato concepito inizialmente per consentire agli addetti della catena di montaggio di lavorare riducendo al minimo lo sforzo fisico.  Le applicazioni tipiche del MATE-XT riguardano una serie di operazioni che costringerebbero l’operatore a tenere una posizione ergonomicamente scorretta per un periodo di tempo prolungato, si guardi ad esempio, in ambito automotive, a tutte quelle operazioni eseguite sottoscocca. 

I risultati dei test condotti in fase di sperimentazione mostrano miglioramenti sotto tutti gli aspetti: riduzione dello sforzo muscolare dell’operatore, miglioramento della postura, riduzione dei tempi ciclo, aumento della precisione del lavoro. Ciò potrebbe spingere un’impresa a fornire tale dispositivo agli addetti del reparto di produzione e rientrare nell’investimento piuttosto facilmente.  

Non bisogna sforzare troppo l’immaginazione per trovare ulteriori condizioni di lavoro in cui l’utilizzo del dispositivo rappresenti un beneficio netto: spesso gli infermieri e operatori sanitari devono sollevare il paziente nel fornirgli assistenza, oppure devono trasportare le forniture mediche da un reparto all’altro. Inoltre, recentemente, sono avanzati studi sulla possibilità di utilizzare il MATE XT nell’industria agro-alimentare. 

A tal proposito, i dirigenti di Comau ritengono che nei prossimi 5-10 anni, l’utilizzo di supporti robotici passivi registrerà un tasso di crescita del circa 40% metà del quale destinato solo al settore industriale. 

A cura di Alessio Capone del VGen Engineering Hub