Studio teorico e sperimentale di un sistema di sensori di posizione e di forza per una protesi di arto superiore

L’obiettivo di questo lavoro di tesi è stata la sensorizzazione, in posizione e in forza, di un prototipo di dito protesico realizzato presso il Centro RTR (Centro di Ricerca Applicata nel settore della Bioingegneria della Riabilitazione), in collaborazione con la Scuola Superiore Sant’Anna.
Nel primo capitolo, dopo una breve introduzione sullo studio della presa umana, viene introdotto lo stato dell’arte nel campo delle protesi di mano. Vengono descritte le possibili scelte che un amputato, al giorno d’oggi, si trova a poter fare e viene dedicato un paragrafo ad una delle protesi più diffuse: la Ottobock. Vengono poi delineati i problemi che la ricerca scientifica in questo campo si trova ad affrontare.
Il concetto di progettazione biomeccatronica viene descritto nel secondo capitolo, confrontandolo con l’approccio convenzionale adottato nella realizzazione delle protesi commerciali oggi disponibili.
Il terzo capitolo è dedicato al problema dei sensori di posizione, iniziando da un’analisi dello stato dell’arte dei sensori commerciali più avanzati. L’impossibilità di trovare sistemi commerciali adatti, porta alla progettazione ex-novo di un sensore di posizione da integrare nel dito. Il capitolo prosegue quindi con la descrizione dei passi seguiti nella progettazione, realizzazione e sperimentazione di due prototipi di dito sensorizzati in posizione.
Nel quarto capitolo vengono analizzate le prese umane allo scopo di trovare le sedi ideali per dei sensori di forza e/o scivolamento all’interno di una possibile protesi di mano avanzata. Viene inoltre presentata l’attività sperimentale condotta al fine di identificare i tipi di presa maggiormente impiegati nelle attività di vita quotidiana (ADL: Activities of Daily Living).
Il quinto ed ultimo capitolo affronta il problema dei sensori di forza e scivolamento. Inizia descrivendo le varie tecnologie a disposizione nel campo dei sensori di forza, soffermandosi in particolar modo su quella degli strain gauges, che è stata adottata nella progettazione della falange distale del dito protesico.
Nell’ideazione del sensore di forza bidimensionale da integrare nella falange, vengono utilizzate tecniche di simulazione basate sul software CAE Pro/MECHANICA® della PTC.
La tesi termina delineando le conclusioni sul lavoro svolto e gli sviluppi futuri.