RELATORE: Prof. Ing Vitoantonio Bevilacqua, PhD
CORRELATORE: Prof. Ing. Antonio Frisoli, PhD
AUTORE: Francesco Pagliara
Il progetto BRAVO ha l’obiettivo di supportare la neuro-riabilitazione di pazienti post-ictus in particolare nel recupero delle funzioni motorie riguardanti gli arti superiori, ciò avviene mediante l’assistenza da parte di un robot a quelle che sono le fasi di riabilitazione consentendo al paziente che ha perso il controllo dell’arto di raggiungere, afferrare e manipolare oggetti.
Il progetto è costituito da due moduli l’active robot exoskeleton e il tracking system module; il primo è a sua volta suddiviso in un esoscheletro per il supporto e la movimentazione del braccio del paziente con 4 Degree Of Freedom (DOFs), un polso attivo che supporta la mano del paziente e consente i relativi movimenti di rotazione con 2DOFs, una ortesi per mano con 2DOFs che consente di effettuare delle prese cilindriche.
Il lavoro di tesi si concentra sull’ortesi per mano ed in particolare sul miglioramento del controllo della stessa rispetto allo stato dell’arte. Utilizzando il software Matlab/Simulink è stato realizzato un modello nel quale è implementato un controllo in corrente, velocità e posizione gestito attraverso un diagramma a stati che va a definire anche nuove caratteristiche di funzionamento.
Al momento dell’accensione la posizione dell’esoscheletro non è esprimibile rispetto ad un riferimento noto quindi tra le nuove funzionalità implementate vi è l’identificazione dei fine corsa meccanici all’accensione del dispositivo definendo consentendo così di portare l’esoscheletro in una posizione nota e quindi poter controllare la chiusura dell’ortesi in funzione del riferimento trovato.
I pazienti che sono stati affetti da ictus possono presentare delle problematiche per le quali non gli è possibile estendere o chiudere completamente la mano quindi è necessario definire un range di apertura-chiusura che sarà un sottoinsieme di quello dell’esoscheletro ed in particolare varia da utente ad utente. Premesso ciò un’altra funzionalità implementata è quella di calibrazione della ortesi ovvero dopo essere stata interfacciata alla mano del paziente, viene individuato il range di apertura-chiusura della mano del paziente entro il quale gli esercizi di riabilitazione possono svolgersi in sicurezza evitando di far assumere all’utente posture che possano provocare dolore.
Il controllo implementato ha portato dei miglioramenti nell’utilizzo della ortesi consentendo, in particolare in applicazioni che utilizzano segnali elettromiografici (EMG), la possibilità di controllare la coppia e la velocità con cui il compito di grasping viene portato a termine in aggiunta al controllo del grado di chiusura della mano stessa. In quelle applicazione nelle quali vengono utilizzati dei segnali EMG prelevati dall’arto sano per controllare la chiusura della mano di cui si vuol recuperare la funzionalità, il paziente ha ora la capacità di poter modulare velocità e coppia con cui chiudere la mano, quindi il grado di chiusura della mano in funzione l’intensità dei segnali EMG letti dall’arto sano, ottenendo così un comportamento molto più simile al normale funzionamento dell’arto.
Il lavoro di tesi non è ancora concluso perciò sono in corso ulteriori studi volti a migliorare lo stato attuale del controllo dell’ortesi.
