Twin, il nuovo esoscheletro robotico per gli arti inferiori

Twin è il nome del nuovo esoscheletro robotico per arti inferiori, progettato e realizzato da Rehab Technologies IIT – INAIL, il laboratorio congiunto tra Istituto Italiano di Tecnologia e Centro Protesi Inail.

Twin è un dispositivo di nuova generazione. Sviluppato per adattarsi alle esigenze del singolo utente, è stato infatti progettato proprio a partire dai test clinici con i pazienti, al cui benessere – sociale e professionale – dei quali è orientato. L’esoscheletro è mirato a facilitare il reinserimento del lavoratore gravemente infortunato in contesti sociali e di lavoro.

Che cos’è un esoscheletro

L’esoscheletro è un apparecchio robotico indossabile che, fungendo da arto artificiale, permette di migliorare la qualità della vita di persone affette da gravi disabilità alle gambe o di persone con scarsa mobilità che devono affrontare complessi percorsi riabilitativi.

Questo tipo di protesi è infatti in grado di aiutare nei movimenti e ridurre la fatica di chi la indossa grazie ad un sistema di camminata assistita. A differenza delle protesi meccaniche, l’esoscheletro non sostituisce gli arti, ma aumenta, rafforza o ripristina la prestazione umana. Funziona quindi in sincrono con chi lo indossa.

Il ruolo degli esoscheletri nei percorsi di riabilitazione e reinserimento

Gli esoscheletri ad oggi costituiscono l’unico dispositivo che permette l’ottenimento di una deambulazione autonoma per pazienti con deficit motori conseguenti a lesioni midollari dovute a traumi o patologie neurologiche. Per questi motivi il settore degli esoscheletri è in rapidissima ascesa e nel campo della ricerca tecnologica si sono concentrati importanti investimenti.

Nelle diverse edizioni di Maker Faire Rome sia INAIL che altri attori hanno presentato versioni di esoscheletri, con caratteristiche, obiettivi e funzionalità diverse. Qui trovi approfondimenti su quei progetti: https://makerfairerome.eu/?s=esoscheletro

Twin: progettato con i pazienti

Il lavoro su Twin è iniziato nel 2016. Nel tempo – con una sperimentazione realizzata anche al Montecatone Rehabilitation Center, lo stesso nel quale è stato seguito anche Alex Zanardi, si è arrivati ad una seconda versione, meno pesante e più potente.

L’attuale modello di Twin offre una migliore performance rispetto a quello precedente. In particolare, le caratteristiche del nuovo dispositivo e il suo avanzamento rispetto alla versione precedente si caratterizzano per:

• la verticalizzazione e i tempi di utilizzo:  prima di tutto la verticalizzazione consente di mettersi al livello di chi sta in piedi e poi la deambulazione assistita consente la libertà di cambiare posizione, di avere benefici per il sistema circolatorio e l’apparato muscolo-scheletrico e costituisce di per sé un ottimo allenamento. È una grande opportunità per le persone in carrozzina e spero che a breve diventi uno strumento per l’utilizzo quotidiano o per lo meno frequente. Questo perchè la posizione eretta avvantaggia anche il funzionamento di alcuni organi interni e le stesse funzioni intestinali e vescicali. Per questo, per indossare correttamente Twin e trarne i massimi vantaggi, è necessaria anche della riabilitazione per rinforzare il tronco. 
• Minor peso e struttura migliorata, che lo rendono più adattabile alle caratteristiche di chi lo indossa. La struttura infatti è regolabile in base alle caratteristiche fisiche del paziente mediante link telescopici posti al livello del femore e della tibia. Caviglie e supporto del piede sono disponibili in diverse taglie per adattarsi all’ergonomia del fruitore, sia donna o uomo, giovane o adulto.
• Maggior potenza del motore e della batteria, che può arrivare agevolmente a quattro ore
• Maggiore attenzione al design del software: Twin può essere controllato tramite una specifica applicazione Android installata sul tablet fornito in dotazione al paziente e la cui interfaccia grafica consente di comandare l’esoscheletro nell’esecuzione delle attività, di impostare i parametri cinematici del movimento e di scegliere tra differenti modalità di esecuzione del passo

Il video mostra bene le caratteristiche tecniche di Twin:

Per la qualità della progettazione, nel 2022 il progetto di esoscheletro “Twin” nella sua prima versione aveva conquistato il prestigioso “Good Design Award” nella categoria “Robotics” ed era stato esposto in diverse mostre e fiere di settore (inclusa proprio Maker Faire Rome).

Come funziona l’esoscheletro Twin

Twin fornisce l’energia sufficiente per permettere a persone con capacità motorie degli arti inferiori ridotte o addirittura assenti, come in caso di lesioni complete del midollo, di mantenere la posizione eretta, di camminare con l’ausilio di stampelle o deambulatori, dal momento che l’esoscheletro non è auto-bilanciante, di alzarsi e sedersi.

I motori attivano i giunti di ginocchio e anca imponendo agli arti del paziente un pattern di movimento completamente configurabile dal personale clinico in termini di lunghezza e tipologia del passo e di velocità di cammino. La batteria ha un’autonomia di circa quattro ore e necessita di un’ora per ricaricarsi.

Twin prevede tre modalità di funzionamento:

• modalità Cammina: pensata per pazienti con funzione motoria assente, in cui l’esoscheletro impone un modello deambulatorio secondo i parametri programmati
• modalità Retrain: utilizzata per pazienti con compromissione parziale della funzione motoria degli arti inferiori, cioè  in grado di effettuare un movimento più o meno autonomo ma con difficoltà  in alcune fasi del passo
• modalità TwinCare: pensata per pazienti che presentano una compromissione motoria parziale e differenziata tra i due arti, in cui una gamba è sana e riesce a muoversi autonomamente, mentre l’altra necessita di un aiuto, più o meno marcato, in alcune fasi del passo