Con Iron Man a guardare, designer tecnologico italiano Federico Ciccarese tiene in mano una mano di plastica bianca dotata di fili multicolori collegati a un centralino elettronico. Sta per iniziare una sua demo Mano YouBionic. Nella finestra dietro di lui, il sole sta tramontando – è sera a Milano – e alla sua sinistra, un poster a grandezza naturale di Tony Stark in completo abito di metallo.
“È il mio assistente”, scherza Ciccarese. "Ed anche il mio eroe e fonte di ispirazione perché aveva a cuore l'umanità."
Gira la mano e le sue dita bianche e gessose si stringono a pugno. Quindi si aprono e il palmo si apre di nuovo. Infine, l'indice e il pollice formano un cerchio, come se reggessero un oggetto piccolo e delicato.
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Diamo per scontate queste mosse; li facciamo tutti mille volte al giorno senza pensare.
Diamo per scontate queste mosse; li facciamo tutti mille volte al giorno senza pensare. Ma per le persone che hanno perso mani o dita, queste semplici azioni sono irraggiungibili. Afferrare la maniglia di una porta è impossibile, tanto meno tenere in mano una penna o contare il resto. Ciccarese si è messo in moto per risolvere questo problema. La sua mano YouBionic può sembrare fantascienza, ma il meccanismo è sorprendentemente semplice, dice.
Quando vogliamo avvolgere le dita attorno a un bicchiere o prendere in mano un pezzo di carta, il nostro cervello invia segnali ai nostri muscoli. Questi segnali viaggiano attraverso il nostro sistema nervoso centrale fino ai muscoli sotto forma di impulsi elettrici. Nel corpo di una persona sana, questi segnali provocano le contrazioni muscolari appropriate, come il movimento e la flessione delle dita. Nel corpo di un amputato, il cervello continua a generare i segnali, ma questi non raggiungono la destinazione, perché le parti del corpo non sono presenti. Ma se colleghi gli elettrodi al muscolo della parte rimanente del braccio di un amputato, puoi leggere gli impulsi e tradurli nei movimenti della mano, anche se di plastica.
Gli impulsi elettrici differiscono in intensità, il che si traduce in contrazioni di diversa scala e movimenti di portata diversa: gli impulsi più bassi danno luogo a movimenti più piccoli, gli impulsi più alti danno luogo a movimenti più grandi quelli.
Questa conversione è piuttosto semplice, dice Ciccarese, grazie ad Arduino, un tipo di microcontrollore che consente di creare dispositivi robotici interagiscono con il mondo utilizzando sensori che assorbono informazioni (in questo caso tramite elettrodi) e attuatori, i piccoli motori che compongono le parti meccaniche mossa. "C'è elettricità in tutti i muscoli del nostro corpo", dice Ciccarese. “Quando il cervello invia un impulso al muscolo, il sensore lo legge e lo traduce in un numero proporzionale alla contrazione e poi invia questo messaggio al microcontrollore.”
Sono necessari tre elettrodi per leggere gli impulsi elettrici di un muscolo. Per far funzionare la mano YouBionic, Ciccarese posiziona l'elettrodo rosso al centro del muscolo, quello blu all'estremità e quello nero verso l'osso vicino al muscolo. In futuro, per migliorare i movimenti, prevede di utilizzare elettrodi su più muscoli.
Immagina che gli amputati siano in grado di aggiornare l'hardware e il software dei loro arti nello stesso modo in cui aggiorniamo i nostri smartphone.
Ma questa è solo una parte del fascino della mano YouBionic. L'altro è la semplicità della produzione. Le sue parti in plastica sono stampate in 3D da polvere di nylon. In un processo chiamato sinterizzazione, una stampante laser 3D riscalda la polvere e la modella nelle parti in plastica richieste. «In questo momento mando un disegno a un'azienda che lo stampa», dice Ciccarese, ma in futuro si potrà fare a casa. Con tecnologia 3D leggermente diversa come Modellazione della deposizione fusa che costruisce parti stratificando la plastica, i clienti YouBionic sarebbero in grado di stampare in 3D i propri manipoli da soli, in modo semplice ed economico. Anche Arduino, che funziona su hardware open source, è poco costoso, quindi Ciccarese si aspetta che le mani di YouBionic siano molto convenienti.
Immagina che gli amputati siano in grado di aggiornare l'hardware e il software dei loro arti nello stesso modo in cui aggiorniamo i nostri smartphone. Se è disponibile un aggiornamento del software Arduino che consente di stringere le dita più velocemente, basta scaricare il codice. Se è disponibile un aggiornamento per il pollice che ti dà una presa migliore sulla penna, stampa in 3D la nuova parte del pollice e getta via quella obsoleta.
"In futuro le persone potranno aggiornare la propria mano bionica scaricando e stampando l'ultimo modello 3D", afferma. Al momento, la mano è tutta di plastica, ad eccezione dei fili, ma ha intenzione di aggiungervi dei punti di gomma per migliorare l'azione di presa.
Ciccarese afferma che la sua tecnologia può essere adattata anche agli amputati del piede. Ma fa anche un ulteriore passo avanti. Immagina che anche gli esseri umani sani possano trovare utile una terza mano in alcune situazioni. Perché non dare una mano in più – un’estremità robotica indistruttibile e insensibile al dolore – a un vigile del fuoco o a qualcun altro che opera in condizioni estreme? E anche gli astronauti che riparano le superfici delle loro navi potrebbero trovare comode le mani che operano fuori dalle loro tute.
"Ho iniziato questo dispositivo come protesi, ma può avere molte applicazioni", dice Ciccarese. "Spero di poter fare qualcosa per l'umanità come Iron Man."
Progettista di barche di giorno e appassionato di robotica di notte, Ciccarese ha iniziato a sperimentare con la mano bionica circa un anno fa. "Ho 33 anni. Progettare barche va bene, perché no, ma volevo fare qualcosa di importante per l'umanità", afferma, aggiungendo che prevede di far testare YouBionic agli amputati nel 2015.
“Su Twitter ho parlato con il padre di un bambino di 5 anni a cui mancano cinque dita. Sta aspettando che finisca questo, così suo figlio potrà provarlo.
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