Sempre più tecnologiche, le moderne protesi robotiche di arto inferiore non riescono ancora a restituire all’utente un passo naturale, il che si traduce spesso nell’abbandono del costoso device in favore di protesi di vecchia generazione.
IEEE Transactions on Robotics ha recentemente pubblicato uno studio dell’Università Statale del North Carolina nel quale viene presentato un algoritmo di intelligenza artificiale capace di personalizzare il pattern di passo della protesi per rispondere in modo più naturale alle esigenze del singolo utente.
Come sottolineato dagli autori, questo non è il primo algoritmo sviluppato per il controllo della protesi robotica di arto inferiore, ma è il primo a tenere conto del paziente in modo olistico. L’obiettivo è, infatti, permettere all’utente un movimento fisiologico e naturale in tutto il corpo.
La maggior parte delle protesi robotiche di arto inferiore sin ora sviluppate sono costruite per restituire all’utente il movimento dell’articolazione mancante, dimenticandosi che l’utente è più di quella singola articolazione.
Lo studio
L’equipe dell’Università Statale del North Carolina è partita dai risultati di lavori precedenti, concentrati sull’articolazione robotica di ginocchio, per valutare l’efficacia del nuovo algoritmo su cinque soggetti, due pazienti con amputazione transfemorale e tre senza.
Il professor Varun Nalam, coautore dello studio, spiega gli obiettivi del lavoro: «Il primo era di valutare il funzionamento dell’articolazione di ginocchio sviluppata, mentre il secondo era di assicurarci che l’intero corpo dell’utente si muova in modo naturale, come prima dell’amputazione».
L’idea è che, restituendo all’utente l’intero movimento dell’arto, questi sia protetto da problematiche secondarie.
Gli autori hanno chiesto ai partecipanti di svolgere una serie di compiti indossando la protesi robotica, sotto due diverse condizioni: nella prima, la protesi è controllata da un software di vecchia generazione, mentre nella seconda da un software che incorpora anche il nuovo algoritmo.
Una volta messi a confronto alcuni parametri, gli autori hanno potuto confermare che l’inserimento dell’algoritmo nel software di controllo facilita un passo più naturale, con falcate più lunghe, rispetto al software convenzionale. Inoltre, il range of motion del ginocchio aumenta sensibilmente con il software più innovativo.
Prospettive future
In questo studio gli autori si concentrano ancora sul ginocchio, ma affermano che l’algoritmo potrebbe contribuire a rendere più naturale il movimento di qualsiasi altra articolazione robotica.
Dati i risultati dello studio, i ricercatori progettano di lavorare a stretto contatto con medici per valutare gli effetti della nuova protesi sul benessere generale degli utenti nel lungo periodo. Inoltre, viene dichiarato l’interesse a collaborare con aziende che sviluppano protesi robotiche per studiare la possibilità di implementarlo con il tipo di approccio qui presentato.
Studio: Liu, W., et al. (2025). Addressing Human-Robot Symbiosis via Bilevel Optimization of Robotic Knee Prosthesis Control. IEEE Transactions on Robotics. doi: 10.1109/tro.2025.3634368. https://ieeexplore.ieee.org/document/11251175
