La formazione dei robot rivoluziona la terapia

Quando due ingegneri robotici svizzeri hanno sviluppato una nuova leg press controllata da computer non avevano assolutamente in mente gli atleti come principale target. Poi è venuto fuori che il loro Soft Robotic Training era sorprendentemente efficace nella terapia riabilitativa di lesioni e altre condizioni fisiche.

Il dispositivo ha poco in comune con le leg press utilizzate in palestra. Ovviamente c'è un sedile e due pedali ma le analogie finiscono qui. Sedersi sul Robotic Personal Trainer di ddrobotec significa sottoporsi alle cure di un partner di allenamento soft-robotic unico. È dotato di un azionamento industriale all'avanguardia e componenti di sicurezza nonché di un sistema computerizzato di apprendimento. Uomo e macchina lavorano a stretto contatto, con risultati sorprendenti.

Un muscolo pneumatico al centro

Il personal trainer della ddrobotec è frutto dell'ingegno degli esperti in robotica Max Lungarella e Raja Dravid, fondatori dell'azienda Dynamic Devices AG. Sono loro che hanno sviluppato il primo prototipo nel 2007 presso il Laboratorio di intelligenza artificiale dell'Università di Zurigo.

L'obiettivo era quello di creare un dispositivo high-tech per gli atleti, una macchina altamente dinamica che monitorasse e analizzasse tutte le sessioni di allenamento dando suggerimenti per l'esercizio successivo. L'elemento cardine del dispositivo è un muscolo pneumatico in grado di fornire forze elevate ai pedali in poco tempo. Ciò permette di utilizzare la macchina per una serie di esercizi impegnativi.

Esempio: comprimendo o stendendo le gambe, l'utilizzatore deve mantenersi vicino a una linea visualizzata sullo schermo. Allo stesso tempo il computer amplifica le forze effettive, in modo gentile o sotto forma di impulsi elevati. L'utente deve costantemente compensare queste forze, un compito impegnativo ma molto efficace: non si allena solo il corpo ma anche la mente. “Il nostro sistema supporta questo tipo di interazione dinamica”, dice Max Lungarella. Il concetto funziona ancora meglio di quanto avevano inizialmente immaginato i due sviluppatori.

Più o meno per caso, i due si sono accorti infatti che il loro sistema di allenamento aveva un ottimo effetto sui pazienti con disturbi neuromuscolari o ortopedici. Sul Robotic Personal Trainer, molti pazienti sono riusciti a muovere di nuovo le gambe in modi che sembrano impossibili. I pazienti colpiti da ictus hanno fatto grandi progressi nel recupero delle abilità motorie. Questi effetti sono stati ora avvalorati da studi: un fatto che ha spinto gli sviluppatori del dispositivo di allenamento soft-robotic a concentrarsi principalmente sulla riabilitazione. Ed è proprio qui che i motori maxon entrano in gioco.

Questo motore DC brushless EC 45 flat con un diametro di 45 millimetri eccelle grazie all'elevata densità di coppia e un design compatto.

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Per certificare il Robotic Personal Trainer come dispositivo medico è stata necessaria una funzione di sicurezza fondamentale: un arresto regolabile che impedisce alla pressa di superare un determinato angolo. Questa funzione serve a proteggere il paziente, soprattutto se non riesce più a piegare completamente le ginocchia. Un motore EC 45 DC senza spazzole provvede al posizionamento personalizzato dell'arresto di sicurezza. L'assoluta affidabilità è importante, ed è forse questo il criterio più indispensabile richiesto all'azionamento. “Con un motore maxon, possiamo essere certi che questo requisito venga soddisfatto”, dice Lungarella. Altri aspetti rilevanti riguardano il design compatto e l'elettronica integrata del motore flat.

Una combinazione di successo di azionamento e controller

Un altro motore flat di maxon, un EC 90 con rotore esterno, si occupa del posizionamento automatico del sedile. ddrobotec di Dynamic Devices ha abbinato il motore brushless con un azionamento planetario e un servocontroller ESCON 50/5 . Gli azionamenti maxon sono un componente chiave di questo dispositivo di allenamento assicurando il giusto comfort e la sicurezza del paziente.

Il Robotic Personal Trainer viene sempre più utilizzato negli ospedali e nei centri di riabilitazione.

Il successo di un approccio giocoso

Pur essendo un marchio relativamente nuovo, ddrobotec ha raggiunto un notevole successo. Ingegneri, scienziati, medici e terapisti hanno collaborato alla creazione di un dispositivo di allenamento che dà nuove speranze di miglioramento delle capacità motorie a molti pazienti. Il fattore determinante è l'aspetto dell'allenamento che viene solitamente relegato a un ruolo di secondo piano nella terapia riabilitativa. Quando ci si siede sul Robotic Personal Trainer, ci si può aspettare di affrontare una sfida: se gli utenti sono motivati a migliorare e fare un punteggio elevato, le loro prestazioni migliorano più rapidamente. La motivazione è importante ed è per questo che ddrobotec di Dynamic Devices si focalizza su un approccio giocoso. Quando i pazienti usano i pedali per simulare un pinguino che scivola lungo una collina sdraiato sulla pancia cercando di fare il punteggio migliore, quasi si dimenticano dello sforzo fisico.

Alcuni centri sportivi, ospedali e centri di riabilitazione stanno già utilizzando il nuovo allenamento cerebro-muscolare assistito da robot e molti altri seguiranno presto. Il prossimo passo prevede l'espansione in Giappone e in tutta l'eurozona. 

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Dynamic Devices, maxon motor