AES_4 2023

INDAGINE Approfondimenti 38 Maggio 2023 n Automazione e Strumentazione Le origini Forse il primo progetto di esoscheletro è l’ornitottero (complesso meccanismo che riproduceva le ali di un uccello) di Leonardo da Vinci disegnato intorno al 1490. Nell’era moderna, a partire dal 1830 si fecero strada molti progetti di dispositivi meccanici capaci di assistere il corpo umano che culminarono intorno al 1890 con il progetto militare di un dispositivo a molle che permetteva ai soldati di saltare più in alto e cor- rere più veloce. Molte idee rimasero sulla carta fino al primo esoscheletro moderno concepito ed effettiva- mente realizzato per l’uso industriale nel 1965. Co-sviluppato da General Electric e dal Diparti- mento della Difesa degli Stati Uniti, il progetto fu chiamato Hardiman . Permetteva di sollevare 110 kg con uno sforzo equivalente a quello del solleva- mento di 4,5 kg. Il sistema idraulico che stava alla base del sistema permetteva a chi lo indossava di amplificare la forza di 25 volte. Nonostante l’idea sembrasse valida, ben presto si rivelò un progetto con molti limiti. L’esoscheletro da solo pesava 680 kg, era terribilmente lento e l’utilizzo simultaneo di tutta l’apparecchiatura provocava movimenti incontrollati e pericolosi. Qualche anno dopo approdò sul mercato un esem- plare di esoscheletro, il cui scopo era quello di dare supporto ai piloti militari. Il primo di una lunga serie. Mentre, in Europa, nei primi anni 70 si era affac- ciata l’idea di restituire l’abilità motoria a chi l’aveva persa. Nel 1972 venne presentato il primo esosche- letro per paraplegici. Dagli anni 80 del ventesimo secolo ad oggi l’interesse e lo sviluppo di esoschele- tri in campo scientifico, medico, industriale e militare non si sono mai fermati. Nemmeno la fantascienza è rimasta immune al fascino di questi dispositivi. Pelli- cole di grande successo come Alien, Robocop, Edge of Tomorrow, Avatar, Iron Man, Elysium hanno pro- posto una lunga serie di esoscheletri futuribili e amati dal grande pubblico. Classificazione degli esoscheletri La caratteristica principale che modifica la struttura e il comportamento di un esoscheletro è il sistema di attuazione. Gli esoscheletri passivi basano la loro attuazione su dispositivi meccanici quali molle o ammortizzatori in grado di accumulare e restituire energia. Gli esoscheletri attivi sono dotati di un appo- sito sistema di attuazione (elettrico, meccanico, idrau- lico, pneumatico) che richiede una specifica fonte di energia (es. batterie elettriche, celle elettrochimiche a combustibile, serbatoi d’aria o sorgenti esterne sepa- rate) e di un sistema di sensori per il controllo. Dal punto di vista del distretto corporeo interessato, gli esoscheletri lombari sono sviluppati per assistere i lavoratori nelle attività più faticose e stressanti. Il loro scopo è quello di ridurre le forze di compressione e le conseguenti coppie che agiscono sulla colonna ver- tebrale, soprattutto a livello dell’articolazione lombo- sacrale. Gli esoscheletri di supporto agli arti superiori ridu- cono il carico sulle spalle, ad esempio durante le atti- vità di assemblaggio statico. Esempi tipici sono gli esoscheletri portautensili con braccio a molla, i guanti motorizzati e i sistemi che forniscono un secondo paio di mani o di braccia. Gli esoscheletri di supporto agli arti inferiori consentono di deambulare, aiutano la seduta o riducono la fatica laddove si debba mante- nere una posizione a gambe flesse. Esempio tipico sono gli esoscheletri leggeri indossati sopra i panta- loni di lavoro che bloccano la posizione di seduta o in piedi, riducendo l’affaticamento. Altre classificazioni riguardano la struttura, lo scopo, il campo di applica- zione e il sistema di controllo. Esoscheletri industriali Al giorno d’oggi, i disturbi a carico dell’apparato muscolo scheletrico legati al lavoro hanno un impatto drastico su gran parte della popolazione mondiale. In particolare, la lombalgia è la principale causa di assenza dal lavoro nel settore industriale. In Italia i dati INAIL dicono che un lavoratore su cinque ha una patologia di lavoro correlata. A questo scenario si aggiungono fenomeni di carenza di manodopera, invecchiamento e aumento dell’età pensionabile in molti settori indu- striali ad alta densità di lavoro. In alcuni casi, lo sforzo intenso, l’alta frequenza dei movimenti o il perdurare di posture scomode provocano dolore, perdita di forza, Esoscheletro Mate (fonte: Comau)