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Articolazione Elettromeccanica di Spalla  Il

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Academic year: 2022

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ISTITUTO NAZIONALE PER L’ASSICURAZIONE CONTRO GLI INFORTUNI SUL LAVORO

CENTRO PER LA SPERIMENTAZIONE ED APPLICAZIONE DI PROTESI E PRESIDI ORTOPEDICI

DIREZIONERICERCAEFORMAZIONE

CENTRO PROTESI INAIL VIA RABUINA, 14 – 40054 VIGORSO DI BUDRIO (BO) TEL. 0516936111 – P. IVA 00968951004 – COD. FISC. 01165400589

Reg. No. 2286-A UNI EN ISO 9001 - 2008

Progetto P.4

Articolazione Elettromeccanica di Spalla

 

Il  progetto  P.4  si  prefiggeva  lo  scopo  di  realizzare,  a  partire  da  un  precedente  prototipo,  un'articolazione  elettromeccanica  di  spalla  a  due  gradi  di  libertà  (con  intra/extra‐rotazione  e  flesso/estensione)  che  riducesse  significativamente  le  criticità  riscontrate  nella  prima  versione  ed  in  particolare  gli  aspetti  relativi  alla  rumorosità e ai consumi di corrente. 

Accanto  ad  una  revisione  delle  parti  meccaniche  si  è  poi  intrapreso  lo  sviluppo  di  un'elettronica di controllo che consenta l'effettuazione di test su paziente. 

 

Intra/extra‐rotazione   

La struttura esterna ripercorre la precedente soluzione. I cambiamenti sono relativi  essenzialmente al primo stadio i riduzione e al rinvio della trasmissione: come primo  stadio si è inserito un riduttore epicicloidale a ruote di frizione che a valle porta un  meccanismo di  rinvio del moto a pulegge. Secondo ed ultimo stadio  di riduzione è  un Harmonic Drive che consente alte coppie e bassa rumorosità. 

In  questo  modo  si  è  ottenuta  un'enorme  riduzione  della  rumorosità  ed  una  soluzione tecnicamente raffinata e al contempo di semplicissima manutenzione. 

Dal punto di vista dei consumi la riduzione, seppur presente, non risulta enorme ma  ciò è dovuto al fatto che già la precedente soluzione attingeva a meccanismi ad alto  rendimento. 

Un'ulteriore  soluzione  tecnica  originale  e  degna  di  nota  in  questo  giunto  è  la  presenza di switch di fine corsa ottici. Particolarmente miniaturizzati, tali interruttori  ottici  segnalano  all'elettronica  il  raggiungimento  del  fine  corsa  senza  necessità  di  contatto fisico ma con la semplice interruzione di un fascio di luce e ciò a beneficio  dell'affidabilità. 

 

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CENTRO PER LA SPERIMENTAZIONE ED APPLICAZIONE DI PROTESI E PRESIDI ORTOPEDICI

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Reg. No. 2286-A UNI EN ISO 9001 - 2008

Progetto P.4

   

Flesso/estensione   

La  rumorosità  della  precedente  versione  era  dovuta  sia  al  gearbox  che  al  freno  elettromeccanico  mentre  i  consumi  di  corrente  risultavano  molto  elevati  a  causa  delle intrinseche condizioni di moto in cui questo giunto si trova a lavorare. 

Anche  in  questo  caso  è  stata  mantenuta  la  struttura  esterna  ma  i  cambiamenti  interni sono ancora più sostanziali. 

Similmente  al  primo  giunto,  a  valle  del  motore,  la  trasmissione  a  ruote  dentate  è  stata sostituita con un riduttore epicicloidale a ruote di frizione cui segue un rinvio  con pulegge ottenendo un'enorme riduzione della rumorosità. Inoltre, per eliminare  il  rumore  del  freno  elettromeccanico,  la  puleggia  cedente  è  stata  calettata  sull'ingresso di un freno meccanico ad innesto conico. 

Per  la  riduzione  dei  consumi  sono  state  inserite  due  molle  a  gas  che,  in  poche  parole,  si  caricano  in  estensione  e  si  scaricano  nella  flessione  in  modo  tale  da  agevolare quest'ultima, ovviamente più gravosa in quanto in opposizione alla forza  di  gravità.  Tale  soluzione  tecnica  ha  portato  ad  una  riduzione  della  corrente  assorbita pari a circa il 50%. 

 

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Progetto P.4

   

Elettronica di controllo   

L'elettronica  realizzata  utilizza  come  core  un  nuovissimo  e  potentissimo  microcontrollore  Freescale  adatto  per  l'implementazione  anche  di  futuri  controlli  avanzati. 

Il microcontrollore è predisposto per acquisire fino a 4 segnali elettromiografici e a  controllare  fino  a  6  motori,  quindi  un  braccio  elettromeccanico  completo,  eventualmente  con  una  mano  poliarticolata,  che  a  breve  si  provvederà  ad  assemblare. 

La  gestione  dei  parametri  di  funzionamento  è  realizzata  mediante  connessione  Bluetooth ed il software di programmazione, pensato anche per l'impiego presso il  reparto mioelettrico, è in corso di ultimazione. 

       

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Reg. No. 2286-A UNI EN ISO 9001 - 2008

Progetto P.4

Il  progetto  ha  prodotto  tutti  i  risultati  previsti  e,  terminato  l'assemblaggio  del  braccio  completo,  che  sta  richiedendo  più  tempo  del  previsto  a  causa  della  mancanza di personale, il Centro Protesi potrà vantare tale soluzione quale frontiera  per le applicazioni protesiche nell'ambito dell'arto superiore. 

Evidentemente  questi  sviluppi  rimangono  nell'ambito  della  ricerca  avanzata,  sulla  linea  dei  progetti  condotti  negli  USA  con  i  finanziamenti  del  dipartimento  della  difesa,  sebbene  le  soluzioni  tecniche  ideate  in  questi  studi  possano  comunque  determinare importanti ricadute anche nell'area produttiva. 

                                         

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