Valutazione biomeccanica di esoscheletro passivo per il supporto del tronco = Biomechanical assessment of passive trunk exoskeleton

Negli ultimi anni, la robotica indossabile ha trovato interessanti applicazioni in ambiente industriale e manifatturiero. In particolare, l’utilizzo di esoscheletri offre un nuovo approccio per migliorare la produttività e la qualità della vita dei lavoratori combinando l'adattabilità e la creatività umana con i vantaggi della robotica. Questo connubio consente di ridurre il carico di lavoro, il rischio di incidenti e di malattie professionali come i disturbi muscoloscheletrici. Nonostante siano stati sviluppati, proposti e analizzati diversi prototipi e prodotti commerciali, esistono ancora importanti questioni aperte che ne limitano l’adozione e l’accettabilità. Focalizzarsi sull'interazione uomo-robot può essere cruciale per l'identificazione di vantaggi e svantaggi dell’esoscheletro e per la descrizione dell'adattamento umano al sistema indossabile. L’attuale lavoro di tesi ha come scopo una indagine biomeccanica sugli effetti dell’esoscheletro sul corpo umano e, al contempo, la valutazione della trasparenza del dispositivo rispetto a tipici movimenti effettuati in ambito manifatturiero. Dopo un’approfondita analisi in letteratura sui lavori sperimentali precedentemente condotti, è stato definito un protocollo di valutazione per analizzare l’interazione uomo-esoscheletro in ambiente industriale. Per questo studio è stato utilizzato il Laevo, un esoscheletro passivo per supporto del tronco. Sono stati testati 12 soggetti giovani (età media 25 anni), con altezza idonea alla taglia di Laevo selezionata (1.60-1.72 m) sani e normopeso (BMI medio 21.75), analizzando la camminata e diverse strategie di sollevamento (stoop, semisquat e squat) in condizioni simmetriche e asimmetriche. I test sono stati condotti in laboratorio, simulando possibili postazioni e task industriali. I movimenti sono stati eseguiti senza l’esoscheletro, indossando l’esoscheletro con supporto di assistenza disabilitato e con supporto abilitato. Attraverso l’uso di sistemi optoelettronici (12 telecamere ad infrarosso Vicon) e pedane di forza (2 pedane AMTI) sono stati calcolati parametri biomeccanici quali angoli articolari di tronco e arti inferiori sui tre piani anatomici, rototraslazioni delle strutture rigide di interfaccia dell’esoscheletro con i segmenti corporei e variazioni di posizione del centro di pressione della persona. Sono emersi interessanti risultati relativi ai parametri spazio-temporali del cammino, alla coordinazione delle articolazioni umane nei piani anatomici e possibili disallineamenti tra le articolazioni dell’uomo e i giunti dell’esoscheletro durante l’esecuzione dei task. Si evidenziano differenze sia nel confronto tra le condizioni con e senza esoscheletro, sia tra i diversi movimenti effettuati. Il presente studio può essere considerato un punto di partenza per l'indagine sull'efficacia degli esoscheletri, sull'interazione con l'utente e per la valutazione del carico biomeccanico all’interfaccia uomo-esoscheletro.