Meccanismo motoriduttore con due uscite selezionabili alternativamente per la movimentazione delle dita e per l’opposizione (abduzione/adduzione) del pollice di una mano protesica consistente in un solo attuatore di potenza ed un attuatore miniaturizzato per la selezione con un sistema di controllo semplificato.

Stato del brevetto

DEPOSITATO

Numero di priorità

IT102019000016631/ WO2021053539A1

Data di priorità

18/09/2019

Licenza

INTERNAZIONALE

Mercato

Il mercato delle protesi tecnologiche ha raggiunto $1.42 B nel 2018, ed è previsto raggiungere $2.55 B per il 2024, registrando un CAGR del 10.31% nel periodo che va dal 2019 al 2024. (BIS Research)

Problema

Garantire al paziente che ha perso l’arto la possibilità di recuperare la maggior parte delle funzionalità di una mano, utilizzando al tempo stesso una interfaccia uomo macchina (HMI) di immediato apprendimento, elevata efficacia e non invasiva, è oggigiorno l’esigenza più forte nel campo delle protesi.

Il problema tecnico consiste nella realizzazione di una protesi completa di mano, che utilizza un solo motore di potenza per attuare sia tutte le dita in flessione/estensione sia l’opposizione (abduzione/adduzione) del pollice, all’interno di una forma di mano dalle fattezze antropomorfe e dagli ingombri antropometrici. Il tutto è stato realizzato al fine di mantenere gli elevati standard di compattezza richiesti, e garantendo al contempo le prestazioni di una mano umana con pollice attuato, silenziosa nel funzionamento e irreversibile a motore disattivato.

Limiti attuali tecnologie / Soluzioni

Attualmente  non esistono sistema di attuazione robotica che permetta di ottenere da un unico attuatore due differenti uscite aventi differenti rapporto di riduzione.

Questa soluzione può essere applicata per aggiungere un ulteriore grado di libertà al pollice (ab-adduzione) alla mano protesica Hannes (IT102018000005213) senza alterare e stravolgere per quanto possibile il routing originario ha portato alla definizione di un nuovo sistema di riduzione che avesse due alberi di uscita selezionabili.

Killer Application

Qualsiasi applicazione in cui, per vincoli di spazio (ingombri) e/o consumi energetici e/o necessità di dislocare più di un meccanismo di movimentazione rispetto al reale asse di rotazione è necessario un attuatore di potenza. Tale invenzione permette di avere due uscite aventi eventualmente riduzione differenti utilizzando un unico attuatore di potenza. Mediante un attuatore secondario (di dimensioni molto ridotte rispetto a quello precedentemente citato) sarà quindi possibile selezionare quale delle due uscite attuare in maniera completamente indipendente e selettiva.

Tecnologia e nostra soluzione

Attuatore elettrico tipicamente per applicazioni robotiche e/o protesiche in grado di offrire una doppia uscita a differente rapporto di riduzione e, di conseguenza, in grado di poter attuare due differenti gradi di libertà in maniera del tutto selettiva e mutualmente esclusiva ove richiesto e/o necessario mantenendo gli ingombri pressoché invariati rispetto ad un motoriduttore di pari performance che però è in grado di attuare una solo uscita alla volta.

Nel contesto della mano protesica Hannes (IT102018000005213), la necessità di questo attuatore/meccanismo era fondamentale per permettere di attuare due differenti giunti (apertura e chiusura della mano e movimentazione del pollice) in maniera del tutto selettiva e mutualmente esclusiva mentendo al contempo gli stessi ingombri di un motoriduttore di pare performances.

Vantaggi

  • Utilizzo di un solo motoriduttore di potenza, che solitamente rappresenta la parte più pesante dei sistemi, per ottenere un rotismo che offre due uscite a differenti riduzione
  • Possibilità di utilizzare un attuatore di selezione di taglia minore rispetto a quello per la movimentazione del giunto
  • Possibilità di remotare l’azionamento del giunto d’interesse utilizzando trasmissioni flessibili o di altro tipo
  • La remotizzazione del motore, dove c’è maggiore disponibilità di spazio, permette anche l’utilizzo di tagli di attuatori più adatti all’applicazione che potrebbero essere invece ritenuti ingombranti e pesanti da utilizzare direttamente sul giunto stesso
  • Funzionamento in entrambi i versi di rotazione per tutte e due le uscite
  • L’utilizzo dello stadio cyclo, essendo irreversibile, permette di semplificare il sistema di selezione, che altrimenti avrebbe bisogno di tre stati di funzionamento (bloccaggio primo albero, bloccaggio secondo albero, bloccaggio di entrambi gli alberi) anzichè due.
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