Gamba open source: la ricerca per creare un arto bionico fai-da-te

Se volessi coprire una grande distanza e avessi a disposizione i migliori velocisti del mondo, li faresti correre uno contro l’altro o lavorare insieme in una staffetta? Questo, in sostanza, è il problema Elliott Rouse, ingegnere biomedico e direttore del Neurobionics Lab dell'Università del Michigan, Ann Arbor, è alle prese da diversi anni.

Rouse, un ingegnere, è uno dei tanti che lavorano per sviluppare un sistema di controllo per le gambe bioniche, arti artificiali che utilizzano vari segnali da parte di chi lo indossa per agire e muoversi come arti biologici.

"Probabilmente la sfida più grande nella creazione di una gamba robotica è il controller coinvolto, che dice loro cosa fare", ha detto Rouse a Digital Trends. “Ogni volta che chi lo indossa fa un passo, è necessario iniziare un passo. E quando cambiano, la gamba deve sapere che la loro attività è cambiata e muoversi per adattarsi a quella diversa attività. Se commette un errore, la persona potrebbe ferirsi molto, molto, ad esempio cadendo dalle scale. Ci sono persone di talento in tutto il mondo che studiano queste sfide di controllo. Investono anni del loro tempo e centinaia di migliaia di dollari nella costruzione di una gamba robotica. È così che sono andate le cose da quando è iniziato questo campo.

Promuovere la collaborazione

Solo che, secondo Rouse, questo è un sistema rotto. È comprensibile che le aziende high-tech concorrenti si nascondano nella segretezza quando stanno sviluppando il Next Big L'oggetto che sperano possa vendere un gajillion di unità e aggiungere altre centinaia di miliardi di dollari o più al loro mercato berretto. Ma è meno comprensibile che gli istituti di ricerca sprechino menti brillanti costringendole a risolvere gli stessi problemi che altre università stanno risolvendo. Diamine, anche una volta nemici giurati Apple e Google lavorare insieme quando la posta in gioco è abbastanza alta.

“Il sistema accademico non è molto bravo a promuovere la ricerca collaborativa”, ha ammesso Rouse. “Come professore, ho un lavoro da svolgere in cui sono misurato su alcune cose come i finanziamenti federali, le sovvenzioni pubblicate e gli studenti di cui sono mentore. Se si guarda al modo in cui il sistema accademico stabilisce il punto di riferimento per i docenti nei laboratori di ricerca, la collaborazione è [in realtà un po’] de-enfatizzata”.

Quando si tratta di sistemi di controllo per arti bionici, il problema è che non riescono nemmeno ad avviarsi sviluppando sistemi di controllo, i singoli laboratori di ricerca in tutto il mondo devono prima costruirne la base hardware. Per tornare all’analogia precedente, è peggio che, ad esempio, Apple e Samsung che sviluppano smartphone concorrenti in segreto; sarebbe più come se Apple e Samsung dovessero costruire da zero i propri sistemi operativi per computer prima di iniziare a progettare la loro prossima generazione smartphone.

È qui che nasce il progetto di Rouse, the Gamba open source, entra in gioco. Come spiegano i ricercatori su una pagina web dedicata: “Lo scopo generale di questo progetto è quello di unire a La ricerca frammentata sul campo nella progettazione dell'hardware protesico, nel controllo protesico e nella biomeccanica degli amputati è attualmente condotta in silos. Ogni ricercatore sviluppa il proprio sistema di gambe robotiche su cui testare le proprie strategie di controllo o ipotesi biomeccaniche. Ciò potrebbe avere successo nel breve termine poiché ogni ricercatore produce pubblicazioni e approfondisce la conoscenza. Tuttavia, nel lungo termine, questo approccio di ricerca frammentato impedisce ai risultati di avere un impatto sulla vita delle persone persone con disabilità, culminando in un fallimento generale del settore nel riuscire ad avere veramente tale impatto lo ha motivato”.

Ecco la gamba bionica

La gamba open source è, come suggerisce il nome, una gamba bionica open source che potrebbe diventare il sistema hardware onnipresente per facilitare la crescita nel campo del controllo delle protesi. Il design è semplice (ovvero facilmente assemblabile), portatile (leggero e alimentato da batterie integrate), economico (costa tra $ 10.000 e $ 25.000, rispetto alle protesi motorizzate disponibili in commercio da oltre $ 100.000), scalabile e personalizzabile. Istruzioni dettagliate sono disponibili online da seguire e Rouse e i suoi colleghi le costruiranno e le spediranno ai ricercatori quando non è possibile crearne una da soli.

Nel processo, il progetto cerca di raggiungere tre obiettivi. Il primo di questi è identificare un progetto elettromeccanico che possa essere utilizzato per sistemi robotici di ginocchio e caviglia open source, a basso costo e ad alte prestazioni. In secondo luogo, capire come è possibile combinare strategie separate di controllo della protesi per favorire l'andatura dell'amputato. Infine, il progetto Open-Source Leg vuole convalidare il sistema open source proposto come strumento per la ricerca sul controllo delle protesi. Se questi obiettivi di ricerca possono essere raggiunti, potrebbe rivelarsi il punto di svolta che i suoi creatori sperano che sia.

“Nella mia vita, vedremo arti bionici che possono utilizzare le informazioni neurali, a livello dei nervi corticali o periferici, per dirci movimenti grossolani", ha detto Rouse. “Ciò ci darà il controllo senza la necessità di sensori a bordo.” Questa rivoluzione, ha detto, sta già accadendo. Anche se un movimento abile e a grana fine potrebbe richiedere più tempo di così, non è necessariamente un sogno di fantascienza che è lontano molte vite dal realizzarsi.

E se le persone riuscissero a capire come lavorare insieme, il tutto potrebbe arrivare molto più velocemente.

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