La sabbia sotto i piedi

Qualcuno lo starà già facendo, per altri è il pensiero consolatorio che accompagna alle imminenti vacanze. In qualsiasi categoria vi collochiate, non potrete che essere d’accodo con me: camminare sulla spiaggia o su un prato è una delle sensazioni più belle e rilassanti che esistano. Tuttavia, non è sempre un’azione così scontata.

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Le protesi che aiutano a muoversi

Camminare è un atto naturale che gli essere umani imparano sin da piccoli, una vera e propria conquista. È però anche una tra le azioni più difficili da far riprodurre a un meccanismo artificiale, per esempio a un robot umanoide. Quanto meno non con la naturalezza che contraddistingue le persone.
Ancor più difficile è renderla possibile su terreni sconnessi.

Le distese sabbiose di una spiaggia, così come i prati erbosi, possono diventare un ostacolo difficile da superare.
In effetti, a pensarci, anche per noi non è agevole camminare sulla spiaggia. La superficie cede sotto il nostro peso e stare in piedi e alternare poi i passi è più difficile che farlo su una superficie dura e piana, come può essere una strada asfaltata o il pavimento di un edificio.

Il piede robotico per camminare anche sulla sabbia

Gli esperti di robotica hanno cercato di trovate una soluzione a questo problema e rendere i robot, come pure le protesi, in grado di camminare bene anche in situazioni particolari.
Nello specifico i ricercatori dell’IIT – Istituto Italiano di Tecnologia – hanno sviluppato un piede artificiale.
È un prototipo e si chiama SoftFoot Pro. Nel nome è già racchiusa la sua finalità, ovvero essere in grado di adattarsi morbidamente alle superfici con cui viene in contatto.

Per come è fatto, il piede artificiale riesce a adattarsi agli ostacoli che incontra, deformando la propria struttura in modo automatico, esattamente come farebbe un piede umano.
Un terreno sconnesso, quindi, o con una pendenza che cambia con il procedere dei passi non rappresentano più un ostacolo.

Robot che imitano l’anatomia umana

Questa capacità di adattamento è possibile grazie alla conformazione di SoftFoot Pro.
Tutto è iniziato con l’osservazione nei laboratori dell’IIT del modo di camminare di robot e di persone dotate di protesi al piede.
In entrambi i casi, i ricercatori avevano notato come i movimenti fossero poco fluidi.
La motivazione risiede nella forma del piede artificiale, in genere rigido e piatto.
Questa forma permette sì al piede di garantire il massimo piano di appoggio ma, allo stesso tempo, inficia la sua capacità di adattarsi al terreno e addirittura impedisce alcuni movimenti.
Basti pensare a quando si salgono e scendono le scale, o ancora al movimento che facciamo quando pieghiamo l’avampiede per inginocchiarci, banalmente, ad allacciarci una scarpa.
L’idea, quindi, è stata di disegnare un piede meccanico che fosse il più possibile simile a quello umano, nella sua struttura anatomica con falangi e la pianta arcuata.

Questa idea è stata realizzata grazie alla collaborazione tra l’IIT – laboratorio SoftBots – e il Centro E. Piaggio dell’Università di Pisa, che hanno progettato e sviluppato il piede meccanico.

Come funziona il nuovo piede robotico

SoftFoot Pro è privo di motore ed è fatto in titano e materiale plastico.
Pesa circa 450 grammi ed è stato realizzato perché possa resistere ad acqua e umidità, così da poter essere utilizzato praticamente in qualunque ambiente, anche all’aperto.
È formato da un meccanismo ad arco in titanio al quale sono collegate cinque catene di materiale plastico disposte parallelamente tra loro, proprio come fossero le ossa di un piede umano.
Ogni catena è formata da più moduli collegati da alcuni elastici, mentre un cavo con prestazioni meccaniche elevate attraversa in senso longitudinale le catene fino a unirle a livello del tallone.

La struttura del piede robotico:

• struttura arcuata in titanio
• cinque catene in plastica formate da più moduli
• un cavo a elevate performance meccaniche di raccordo

Questa struttura complessa e formata da più parti mobili consente al piede robotico – che così strutturato riprende proprio l’anatomia del piede umano – di adeguarsi meglio e più facilmente a condizioni diverse.
Permette di inarcare il piede quando necessario e flettere le dita, replicando in maniera ottimale il movimento del piede durante il passo e aumentando così anche la stabilità.
Tutti gli elementi usati sono caratterizzati da un’elevata resistenza, in quanto devono reggere il peso di un corpo in movimento e garantire la correttezza del movimento stesso.
Nello specifico il piede artificiale può reggere un carico che arriva fino a cento chilogrammi.

Un po’ robot, un po’ umano

A metà strada tra robot e umano, quindi, l’innovazione firmata IIT e Centro Piaggio è una soluzione pensata per adattarsi alle esigenze sia di sistemi robotici umanoidi sia di esseri umani. Tanto che diversi prototipi di SoftFoot Pro sono già stati testati da persone con amputazioni monolaterali dell’arto inferiore.

I ricercatori sono già all’opera per studiare un’evoluzione del prototipo che preveda di migliorarne peso, dimensioni ed efficienza energetica.
In particolare, stanno studiando l’introduzione di motori che possano migliorare la fluidità del movimento del piede e quindi della camminata.

Il prototipo SoftFoot Pro si prospetta come una soluzione all’avanguardia, sia per applicazioni robotiche che protesiche. Ed è stato presentato per la prima volta al “G7 Technical Event” di Genova dedicato alla salute, lo scorso 11 e 12 luglio.
L’evento tecnico è stato promosso dal Ministero della Salute nell’ambito dei lavori preparatori del G7 Salute che si svolgerà in ottobre ad Ancona.

Dunque, grazie alla tecnologia, concedersi una passeggiata sulla spiaggia o immersi nel verde di un prato diventerà una possibilità praticabile per tutti, umani e robot.
Mentre meravigliarsi una volta di più alla vista del mare e della natura, speriamo resti una prerogativa tutta umana ancora per un po’.

Musica: “Bloom” – Philip Danso
Foto in copertina: IIT

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