The field of external limb prosthetics is experiencing years of profound change, as the research carried out over the last two decades is progressively shifting, finding concrete application in patients who have undergone an amputation. Bionics, understood as a stable two-way man-machine connection that integrates man to machine and machine to man, is the frontier on which research is spending its main energies and whose findings have the greatest impact on the world of disability, with consequent repercussions transversal in society. Upper limb prostheses, in particular, are among the applications that benefit most from such research, given the great distance still existing between the devices normally in use and the functions of a natural limb. Even in the light of the most recent discoveries, this distance remains; however, solutions are being studied that aim at a significant reduction. The evolutionary thrust of bionics derives on the one hand from the complexity that these research fields require, on the other hand from the awareness that the increasing contribution of knowledge and cross-disciplinary studies must be integrated into research projects from their earliest stages. On the basis of these principles, the work of the doctorate was carried out within the Inail Prosthesis Center, where there is a high level of experience in the field of limb prostheses, to embrace the expertise of the Bio-Medico Campus on the surgical, rehabilitation and engineering front; this combination has made it possible to achieve results in a relatively short time both of great scientific and technical / applicative relevance, and of great impact for patients who, by participating in the challenges of research, have been able to benefit from futuristic solutions that are improving their well-being and their quality of life. In particular, the doctorate was carried out on two potentially converging activities: the development of a bionic upper limb system and the development of a prototype of a bilateral grip manipulator. The first theme is part of an ongoing project between the Inail Prosthesis Center and the Campus Bio-Medico University, aimed at exploring functional surgery for the application of new bionic prostheses. The second line of research paves the way for the development of non-strictly anthropomorphic devices: in the field of prosthetics these could in the future be able to compensate for some limitations of the current hand prostheses, while in the field of robotics they could optimize the gripping and manipulation tasks.

Il settore della protesica esterna di arto sta vivendo anni di profondo mutamento, in quanto le ricerche svolte nel corso degli ultimi due decenni stanno progressivamente traslando, trovando concreta applicazione in pazienti che hanno subito un'amputazione. La bionica, intesa come stabile connessione bidirezionale uomo-macchina che integra l'uomo alla macchina e la macchina all'uomo, è la frontiera su cui la ricerca sta spendendo le principali energie e i cui ritrovati maggiormente impattano sul mondo della disabilità, con conseguenti ricadute trasversali nella società. Le protesi di arto superiore, in particolare, sono tra le applicazioni che più si avvantaggiano di tali ricerche, ciò stante la grande distanza ancora esistente tra i dispositivi normalmente in uso e le funzionalità di un arto naturale. Pur alla luce delle più recenti scoperte, tale distanza permane; sono tuttavia allo studio soluzioni che ambiscono ad una sua significativa riduzione. La spinta evolutiva della bionica deriva da un lato dalla complessità che questi ambiti di ricerca richiedono, dall'altro dalla consapevolezza che il sempre maggiore contributo di conoscenze e studi trasversali a varie discipline debba essere integrato nei progetti di ricerca fin dalle loro prime fasi. Sulla base di questi principi il lavoro del dottorato si è svolto all'interno del Centro Protesi Inail, ove risiede un'elevata esperienza nel campo delle protesi di arto, per abbracciare l'expertise del Campus Bio-Medico sul fronte chirurgico, riabilitativo e ingegneristico; tale connubio ha permesso di giungere in tempi relativamente ridotti a risultati sia di grande rilevanza scientifica e tecnico/applicativa, sia di grande impatto per i pazienti i quali, partecipando alle sfide della ricerca, hanno potuto giovare di soluzioni avveniristiche che stanno migliorando il loro benessere e la loro qualità di vita. In particolare il dottorato si è svolto su due attività potenzialmente convergenti: lo sviluppo di un sistema bionico di arto superiore e lo sviluppo di un prototipo di manipolatore a presa bilaterale. La prima tematica si inserisce all'interno di un progetto in corso tra il Centro Protesi Inail e l'Università Campus Bio-Medico, finalizzato a esplorare la chirurgia funzionale per l'applicazione di nuove protesi bioniche. Il secondo filone di ricerca apre la strada allo sviluppo di dispositivi non strettamente antropomorfi: nel campo della protesica questi potrebbero in futuro essere in grado di compensare alcuni limiti delle attuali protesi di mano, mentre nel campo della robotica potrebbero ottimizzare i compiti di presa e manipolazione.

Dalla poliarticolarità alla sovrarticolarità di protesi e manipolatori robotici / Emanuele Gruppioni , 2020 Mar 20. 32. ciclo

Dalla poliarticolarità alla sovrarticolarità di protesi e manipolatori robotici

2020-03-20

Abstract

The field of external limb prosthetics is experiencing years of profound change, as the research carried out over the last two decades is progressively shifting, finding concrete application in patients who have undergone an amputation. Bionics, understood as a stable two-way man-machine connection that integrates man to machine and machine to man, is the frontier on which research is spending its main energies and whose findings have the greatest impact on the world of disability, with consequent repercussions transversal in society. Upper limb prostheses, in particular, are among the applications that benefit most from such research, given the great distance still existing between the devices normally in use and the functions of a natural limb. Even in the light of the most recent discoveries, this distance remains; however, solutions are being studied that aim at a significant reduction. The evolutionary thrust of bionics derives on the one hand from the complexity that these research fields require, on the other hand from the awareness that the increasing contribution of knowledge and cross-disciplinary studies must be integrated into research projects from their earliest stages. On the basis of these principles, the work of the doctorate was carried out within the Inail Prosthesis Center, where there is a high level of experience in the field of limb prostheses, to embrace the expertise of the Bio-Medico Campus on the surgical, rehabilitation and engineering front; this combination has made it possible to achieve results in a relatively short time both of great scientific and technical / applicative relevance, and of great impact for patients who, by participating in the challenges of research, have been able to benefit from futuristic solutions that are improving their well-being and their quality of life. In particular, the doctorate was carried out on two potentially converging activities: the development of a bionic upper limb system and the development of a prototype of a bilateral grip manipulator. The first theme is part of an ongoing project between the Inail Prosthesis Center and the Campus Bio-Medico University, aimed at exploring functional surgery for the application of new bionic prostheses. The second line of research paves the way for the development of non-strictly anthropomorphic devices: in the field of prosthetics these could in the future be able to compensate for some limitations of the current hand prostheses, while in the field of robotics they could optimize the gripping and manipulation tasks.
20-mar-2020
Il settore della protesica esterna di arto sta vivendo anni di profondo mutamento, in quanto le ricerche svolte nel corso degli ultimi due decenni stanno progressivamente traslando, trovando concreta applicazione in pazienti che hanno subito un'amputazione. La bionica, intesa come stabile connessione bidirezionale uomo-macchina che integra l'uomo alla macchina e la macchina all'uomo, è la frontiera su cui la ricerca sta spendendo le principali energie e i cui ritrovati maggiormente impattano sul mondo della disabilità, con conseguenti ricadute trasversali nella società. Le protesi di arto superiore, in particolare, sono tra le applicazioni che più si avvantaggiano di tali ricerche, ciò stante la grande distanza ancora esistente tra i dispositivi normalmente in uso e le funzionalità di un arto naturale. Pur alla luce delle più recenti scoperte, tale distanza permane; sono tuttavia allo studio soluzioni che ambiscono ad una sua significativa riduzione. La spinta evolutiva della bionica deriva da un lato dalla complessità che questi ambiti di ricerca richiedono, dall'altro dalla consapevolezza che il sempre maggiore contributo di conoscenze e studi trasversali a varie discipline debba essere integrato nei progetti di ricerca fin dalle loro prime fasi. Sulla base di questi principi il lavoro del dottorato si è svolto all'interno del Centro Protesi Inail, ove risiede un'elevata esperienza nel campo delle protesi di arto, per abbracciare l'expertise del Campus Bio-Medico sul fronte chirurgico, riabilitativo e ingegneristico; tale connubio ha permesso di giungere in tempi relativamente ridotti a risultati sia di grande rilevanza scientifica e tecnico/applicativa, sia di grande impatto per i pazienti i quali, partecipando alle sfide della ricerca, hanno potuto giovare di soluzioni avveniristiche che stanno migliorando il loro benessere e la loro qualità di vita. In particolare il dottorato si è svolto su due attività potenzialmente convergenti: lo sviluppo di un sistema bionico di arto superiore e lo sviluppo di un prototipo di manipolatore a presa bilaterale. La prima tematica si inserisce all'interno di un progetto in corso tra il Centro Protesi Inail e l'Università Campus Bio-Medico, finalizzato a esplorare la chirurgia funzionale per l'applicazione di nuove protesi bioniche. Il secondo filone di ricerca apre la strada allo sviluppo di dispositivi non strettamente antropomorfi: nel campo della protesica questi potrebbero in futuro essere in grado di compensare alcuni limiti delle attuali protesi di mano, mentre nel campo della robotica potrebbero ottimizzare i compiti di presa e manipolazione.
protesica d'arto; manipolatori robotici; controllo protesico; chirurgia funzionale; trattamento delle amputazioni; arto fantasma; sensori elettromiografici
Dalla poliarticolarità alla sovrarticolarità di protesi e manipolatori robotici / Emanuele Gruppioni , 2020 Mar 20. 32. ciclo
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12610/68860
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