Hannes è la mano protesica biomimetica sviluppata dal Centro Protesi INAIL e dall’Istituto Italiano di Tecnologia in collaborazione con i designer di ddpstudio ed è ora pronta per l’industrializzazione.
Premiata con il Compasso D’Oro nel 2020, Hannes è in grado di ripristinare oltre il 90% della funzionalità in persone con amputazioni degli arti superiori.
Lo scorso 23 settembre Science Robotics, l’autorevole rivista americana focalizzata sulla ricerca interdisciplinare in robotica, ha dedicato la sua copertina alla mano protesica biomimetica Hannes.
Sviluppata dal Centro Protesi INAIL e l’Istituto Italiano di Tecnologia coinvolgendo ricercatori, ortopedici, designer industriali insieme a pazienti, Hannes è una tecnologia innovativa tutta italiana capace di replicare le proprietà biologiche chiave della mano umana: movimento naturale sinergico e adattabile; livelli biomimetici di forza e velocità; alto antropomorfismo e robustezza della presa.
Hannes è in grado di ripristinare oltre il 90% della funzionalità a persone con amputazioni degli arti superiori.
Possiede il marchio CE ed è pronta per entrare nel mercato medico internazionale: è stato di recente pubblicato il bando europeo per la sua industrializzazione.
Sempre lo scorso settembre, Hannes si è aggiudicata il Compasso D’Oro il più antico e prestigioso premio di disegno industriale a livello internazionale, assegnato per premiare e valorizzare il design italiano.
Una soluzione innovative ad alto contenuto tecnologico
Il sistema robotico Hannes nasce dal Rehab Technologies Lab dell’IIT, il laboratorio congiunto tra l’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova e il Centro Protesi INAIL di Budrio (Bologna), coordinato da Lorenzo De Michieli; la collaborazione iniziata alla fine del 2013 con l’obiettivo di creare soluzioni innovative ad alto contenuto tecnologico ed economiche per pazienti con disabilità fisica.
Tra le soluzioni finora sviluppate, Hannes è il risultato più recente, il cui nome è un omaggio al professor Johannes “Hannes” Schmidl, direttore tecnico del Centro Protesi Inail negli anni ’60 e pioniere della protesi di arto superiore.
Hannes è un sistema protesico di arto superiore antropomorfo poliarticolato che comprende mano e polso, le cui caratteristiche principali sono la morbidezza e la capacità di adattarsi dinamicamente alla forma degli oggetti da afferrare.
Questa mano protesica è straordinariamente simile a una mano umana ed essendo stata sviluppata direttamente con i pazienti, è di uso pratico.
Per valutare l’efficacia e l’usabilità di Hannes, sono stati condotti studi pilota su amputati presso il Centro Protesi INAIL; i ricercatori hanno scoperto che, dopo un periodo di formazione di circa una settimana, i pazienti potevano utilizzare autonomamente Hannes a domicilio per svolgere attività di vita quotidiana.
Hannes è progettata affinché conformazione, peso e qualità dei movimenti siano quanto più possibile equiparabili a quelli della mano umana, per far sì che le persone amputate percepiscano la protesi come una parte di sé e non come un elemento estraneo.
Controllata tramite intelligenza artificiale applicata ai segnali di contrazione dei muscoli residui dell’arto amputato, rilevati mediante sensori di superficie, Hannes è unica nel suo genere per versatilità e naturalezza nel movimento, elementi che la caratterizzano insieme alla semplicità d’uso.
La progettazione meccanica che fa la differenza
Hannes consiste di un sistema mioelettrico che può essere indossato tutto il giorno e adattabile alle diverse disabilità degli arti superiori.
Una serie di sensori elettromiografici di superficie, posizionati all’interno di una invasatura personalizzata, rileva l’attività dei muscoli residui dell’arto – nella parte inferiore o superiore del braccio – che vengono attivamente contratti dal paziente per eseguire più movimenti.
Inoltre, attraverso un software appositamente sviluppato e una connessione bluetooth, è possibile personalizzare i parametri di funzionamento della mano, come la precisione e la velocità dei movimenti, garantendo così l’esperienza più performante per ogni utente.
La vera intelligenza di Hannes risiede però nella progettazione meccanica, assolutamente unica nel suo ambito, che conferisce alla protesi la versatilità e il movimento di una mano naturale.
Il meccanismo alla base della mano è un sistema differenziale meccanico che consente a questa mano protesica di adattarsi all’oggetto che viene afferrato utilizzando un solo motore.
Questo permette anche di migliorare notevolmente l’efficienza delle prestazioni e allo stesso tempo di essere coerente con la dimensione della mano umana del 50° percentile.
Hannes è realizzata in due diverse misure, 7 ¾ e 8 ¼, per destrimani e mancini ed è adatta a persone di sesso femminile e maschile.
Il suo peso è di 450 grammi.
La peculiarità di Hannes risiede nella sua parte meccanica e in particolare in un sistema che le consente il continuo adattamento della presa alla forma degli oggetti afferrati e alle sollecitazioni esterne per una migliore capacità di presa.
Le dita di Hannes sono tutte attive e assumono una postura naturale sia a riposo sia in movimento e il pollice, che è orientabile in tre posizioni, permette diverse tipologie di presa necessarie nella vita di tutti i giorni.
Tra le tipologie di prese possibili una fine per raccogliere piccoli oggetti, una presa laterale, che consente di afferrare oggetti sottili, e infine una presa di potenza in grado di afferrare e spostare anche carichi pesanti.
La presa complessiva è efficiente, robusta e naturale.
Il sistema consente, inoltre, di pronare e supinare il polso (“movimento di rotazione della chiave”), consentendo di orientare la presa in diverse posizioni, senza dover ricorrere a una dannosa compensazione da parte del paziente.
Hannes può eseguire una presa completamente chiusa in meno di un secondo e, allo stesso tempo, può esercitare una forza di presa massima di 150N, che è va ben oltre le prestazioni di altre mani protesiche poliarticolate commerciali e di ricerca, e ha un’autonomia di un’intera giornata di utilizzo standard (durata della batteria di 1 giorno: alimentazione 12V per una capacità della batteria di 1300 mAh).
Una straordinaria somiglianza umana
La mano Hannes è stata testata per la durata e per la robustezza in un setting che ha simulato più di un anno di utilizzo di un cosiddetto “paziente-tipo” (quasi 500.000 cicli di vita).
I ricercatori hanno condotto sperimentazioni per convalidare le prestazioni di Hannes e la somiglianza umana della sua capacità di presa, dimostrando una migliore prestazione rispetto ai dispositivi commerciali o di ricerca preesistente.
I principi fondamentali e il design di Hannes sono coperti dalle domande di brevetto IIT-INAIL.
Inoltre, la mano protesica ha ottenuto la marcatura CE, fondamentale per la futura commercializzazione nel mercato europeo e presupposto per la fornitura internazionale.
Di questa mano protesica colpisce anche il design: Hannes è stata premiata lo scorso settembre con il prestigioso Compasso D’Oro.
La motivazione del riconoscimento sottolinea l’importante ruolo svolto dal design in ambito protesico quale “strumento indispensabile per aiutare le persone in difficoltà a riappropriarsi del proprio futuro.
Tecnologia ed estetica aiutano a superare un disagio psicologico e un deficit fisico”.
Il design di Hannes è firmato dai designer Lorenzo de Bartolomeis, Gabriele Diamanti e Filippo Poli di ddpstudio e nasce da uno studio approfondito delle proporzioni, delle posture e dell’ergonomia, attraverso un lavoro di ibridazione di varie discipline: dall’arte rinascimentale agli studi antropometrici; dal confronto con gli ingegneri biomedici a quello con i produttori di manichini per l’haute couture. Il design, senza nascondere la sua natura tecnologica, ha forme e proporzioni tali da creare una perfetta armonia con il corpo.
L’obiettivo è stato quello di avvicinare la robotica all’uomo, per migliorare la vita di chi la usa quotidianamente, con l’auspicio che le persone desiderino utilizzare Hannes per la sua bellezza, oltre che per l’alto grado di innovazione.
Roberto Tognella
