Gli esoscheletri del futuro a misura di PMI, grazie a molle e basso consumo energetico
Strutture esterne e rigide, da indossare, che supportano il corpo nell’effettuare movimenti che richiedono uno sforzo fisico importante. Sono gli esoscheletri, sempre più diffusi sul mercato nelle varianti attive – che per dare forza ai movimenti utilizzano attuatori, ovvero motori elettrici o sistemi idraulici o pneumatici – e passive – che utilizzano componenti elastici fissati al corpo umano per bilanciare le forze gravitazionali dovute ai carichi.
Ma esistono anche le versioni ibride, in grado di combinare forza e leggerezza: è questa la direzione scelta dal progetto EXOassist, realizzato dall’azienda veronese Plumake Srl e finanziato dall’Unione Europea grazie a un bando a cascata dell'ecosistema dell'innovazione iNEST, nell’ambito delle attività dello Spoke 5 – Smart and sustainable environments (manufacturing, working, living) guidato dall’Università di Padova.
Sviluppato tra il 2024 e il 2025, EXOassist ha portato a progettare e realizzare un prototipo di esoscheletro ibrido/attivo per l’arto superiore per l'assistenza ad attività lavorative di movimentazione carichi. Realizzato in due copie, il prototipo è ora depositato presso i laboratori dell’ateneo padovano e sarà la base per ulteriori studi che porteranno alla messa sul mercato di un esoscheletro in grado di coniugare risparmio energetico e basso costo, rendendo questa tecnologia alla portata delle disponibilità economiche delle piccole e medie imprese.
«Gli esoscheletri rispondono a diverse esigenze dell’industria manifatturiera – spiega Alberto Valente, co-fondatore di Plumake ed esperto di automazione industriale –. Le aziende hanno sempre più difficoltà a trovare personale, talvolta anche a causa di condizioni di lavoro che espongono a fatica fisica o rischi per la sicurezza. L’innovazione e la ricerca rispondono da un lato con la robotica, e dall’altro con gli esoscheletri. Questi ausili alleviano i lavoratori dai carichi ripetuti che possono generare problemi muscolo-scheletrici, e inoltre favoriscono l’inserimento nel mondo del lavoro a persone con ridotte capacità motorie e che grazie a questi strumenti possono acquisire maggiore autonomia».
Alla ricerca ha partecipato a titolo gratuito anche Andrea Calanca, professore di Robotica all’Università di Verona, dando continuità a una collaborazione che va avanti da tempo tra l’impresa e l’ateneo. «Il primo prototipo realizzato è un esoscheletro di spalla – spiega Calanca – sorretto da sistemi di attuazione semiattivi, formati dalla combinazione di sistemi attivi, motori elettrici, e passivi, ovvero corde elastiche. Il secondo esoscheletro combina un modulo di gomito attivo e uno di spalla passivo».
«Uno dei problemi degli esoscheletri – spiegano i due – è il peso eccessivo delle batterie che alimentano i motori. L’innovazione di EXOassist è data da alcuni sensori che sono in grado di comprendere quando un muscolo è sotto sforzo a causa di un carico esterno: il motore si attiva solo quando cambia il carico sollevato, e interviene per caricare una molla favorendo una nuova postura, per poi scaricarsi quando c’è la necessità di abbassare le braccia per posare il carico». Il meccanismo è simile a quello delle lampade “da architetto”, che sostengono il carico gravitazionale grazie a un sistema di molle. Viene così minimizzato l’utilizzo dei motori, portando a un ridotto consumo energetico.
I due prototipi, consegnati all’Università di Padova, saranno per i prossimi cinque anni a disposizione di gruppi di ricerca per effettuare test e migliorie, con l’obiettivo di dare vita a una nuova generazione di esoscheletri che integrano motori e componenti elastiche.
