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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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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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.
