Sviluppare una mano robotica capace di mimare quella nativa dal punto di vista funzionale è tra gli obiettivi principali della ricerca biorobotica degli ultimi anni. L’amputazione di arto superiore impatta maggiormente sulla vita quotidiana dei pazienti rispetto a quella di arto inferiore, banalmente perché utilizziamo le mani per svolgere quasi tutte le principali attività.
Di recente un team dell’Istituto di Robotica Umanoide della Scuola di Ingegneria dell’Università di Scienze e Tecnologia di Cina (Hefei) ha presentato su Nature Communication una nuova mano robotica dotata di 19 gradi di libertà, caratteristica che l’avvicina a una mano naturale, che di gradi di libertà ne ha 23.
Per superare le limitazioni tipiche delle mani robotiche già disponibili, gli autori hanno abbandonato i tradizionali attuatori basati su meccanismi motorizzati per passare ad attuatori fatti di leghe a memoria di forma (SMA) che, grazie a elevati rapporti potenza-peso, consentono di raggiungere più gradi di libertà. Più nel dettaglio, il prototipo presentato contiene ben 38 attuatori SMA e, con i suoi 370 grammi, può essere considerato un peso piuma.
La nuova mano robotica
La nuova protesi è costruita per essere biomimetica: questo significa che la sua struttura è simile a quella della mano nativa, dotata di un avambraccio, un polso, un palmo e cinque dita articolate.
La parte dell’avambraccio ospita una serie di attuatori SMA, mentre la parte della mano è ricoperta da un sottile strato di silicone che somiglia alla pelle.
Una volta attivati, gli attuatori trasferiscono il movimento alle dita tramite una serie di cavi. Il design consente, inoltre, un passaggio costante di aria che raffredda gli attuatori, che prendono l’energia da una batteria trasportabile al litio.
Il prototipo è stato testato da una donna over 60 cinese, con amputazione alla mano destra. La fase sperimentale ha dimostrato che la mano robotica può eseguire 33 prese standard e 6 prese più complesse, permettendo così alla paziente di effettuare la maggior parte delle proprie attività quotidiane in autonomia.
Tra le azioni possibili vi è anche l’uso di forbici, di uno smartphone e addirittura l’esecuzione della lingua dei segni. Altro aspetto innovativo di questa protesi è il suo meccanismo di controllo.
Un controllo vocale
Gli attuatori SMA vengono attivati in modo completamente innovativo, ovvero tramite la voce. Questo rende la mano ancora più semplice da utilizzare per i pazienti, rendendo l’interfaccia uomo/macchina economicamente sostenibile.
Lo studio dimostra un tasso di riconoscimento dei comandi vocali del 95% e un tempo di risposta misurato in millisecondi, numeri adeguati all’uso che dell’interfaccia si vuole fare. Inoltre, per facilitare la diffusione del device a livello mondiale, gli autori vi hanno già introdotto 60 lingue e 20 dialetti.
Fonte: Yang, H., Tao, Z., Yang, J. et al. A lightweight prosthetic hand with 19-DOF dexterity and human-level functions. Nat Commun 16, 955 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56352-5
