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Automazione e Strumentazione
Novembre/Dicembre 2017
BIOMEDICALE
applicazioni
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Trovare una soluzione per simulare queste re-
azioni inconsce richiede grande sforzo nella
ricerca e continui adattamenti delle parti mecca-
niche ed elettroniche. Grazie ai microprocessori
con potenzialità di calcolo elevate, a
sensori di
posizione molto pre-
cisi, a motoriduttori
compatti
, leggeri con
coppie importanti si
sono ottenuti risul-
tati
impressionanti.
Le nuove protesi per-
mettono all’utilizza-
tore di camminare,
correre lentamente o
velocemente, di sa-
lire e scendere scale,
persino di andare in
bicicletta, senza do-
ver porre particolare
attenzione a quanto
si sta facendo. Un fat-
tore fondamentale è
che il tutto avviene in
estrema sicurezza.
Retroazione veloce
Il movimento naturale
può essere raggiunto
solo reagendo in modo
rapido e preciso alle
sollecitazioni che cam-
biano ad ogni passo.
Per garantire questo
si impiegano sensori
altamente precisi e sensibili che forniscono infor-
mazioni impiegate dal
controllo dinamico 50
volte al secondo
. Un sensore angolare posto nel
ginocchio permette di tenere sotto controllo la
posizione, mentre delle celle di carico nella parte
inferiore della protesi misura la
pressione in prossimità del tal-
lone e del piede. Un processore
analizza questi dati e adotta le
opportune azioni al meccanismo
di smorzamento che avviene in
modo idraulico. Tutto questo per
reagire rapidamente e in modo
preciso adattando lo smorza-
mento necessario al movimento.
Un grande apporto avviene
impiegando dei
motori in corrente continua
miniaturizzati
. Questi motori, dotati di spazzole
a metalli preziosi, offrono elevate prestazioni
combinati ad un diametro contenuto. L’alta effi-
cienza dei motori permette alla protesi di lavo-
rare per almeno due giorni senza ricaricare le
batterie al litio. Una delle possibili combinazioni
è un motore da 10 mm di diametro accoppiato ad
un riduttore planetario. Questi componenti rego-
lano la valvola di smorzamento.
Tutti i componenti devono
garantire un uti-
lizzo di anni in servizio continuo
. Questa
richiesta viene assolta dai motori Faulhaber gra-
zie alla particolare tecnologia impiegata per le
spazzole e per il collettore elettrico. È richiesto
l’impiego in ambienti con temperature estreme
da -15 °C a + 65 °C, in ambienti secchi e umidi
e che possano sopportare aria salata o con resi-
dui di sabbia. Per questo le motorizzazioni
vengono sigillate e in alcuni casi protette da un
involucro supplementare.
Non si deve escludere la possibi-
lità che avvengano delle rotture,
in questo caso la protesi dovrà
poter funzionare in modo limi-
tato, con un confort inferiore per
l’utilizzatore ma sempre
in modo
sicuro
. L’utente può anche sele-
zionare modi diversi di impiego,
modalità più comoda per le pas-
seggiate o con maggiore rigidità
per andare in bicicletta; è anche
prevista una modalità per poter sciare o pattinare.
La combinazione di CPU potenti, micromotori
robusti e sensori performanti offre un enorme
comfort a chi utilizza queste protesi.
In un dispositivo biomedicale
come una protesi, tutti i componenti
devono garantire un utilizzo di anni
in servizio continuo
L’azienda Otto Bock
ha realizzato una protesi
attiva con l’impiego
di micromotori Faulhaber,
proposti da Servotecnica
I motori Faulhaber hanno permesso
di realizzare protesi ad alta tecnologia