HANDBOT

Obiettivi del progetto

Il Progetto HandBot persegue due obiettivi fondamentali:

1. comprendere il ruolo di dettaglio dei meccanorecettori umani nel controllo sensorimotorio di compiti di presa e manipolazione
2. realizzare una protesi di mano robotica integrante sensori artificiali biomimetici e un sistema di percezione tattile bioispirato capace di permettere operazioni di presa e manipolazione non possibili con sistemi commerciali o di ricerca attualmente disponibili.

Il sistema HandBot fa uso di interfacce neurali bidirezionali verso il Sistema Nervoso Periferico (SNP) di ultima generazione al fine di consentire il controllo diretto e naturale della protesi da parte dell'utente. Tale approccio porta ad un significativo incremento delle prestazioni della protesi in termini di varietà e qualità dei compiti di presa e manipolazione, e quindi ad una migliore accettabilità da parte del paziente.

Gli obiettivi specifici del progetto sono:

1. Realizzazione di studi neurofisiologici sul ruolo della percezione tattile nel controllo sensori-motorio durante compiti di reaching e presa su uomo. Ci si attende che questi studi possano fornire input importanti sulla comprensione dei meccanismi di controllo afferente ed efferente e sullo sviluppo di nuove tecnologie per sistemi protesici
2. Sviluppare una nuova generazione di mano protesiche biomeccatroniche dotate di sensori tattili neuromorfi, attraverso:
   1. Validazione sperimentale dei modelli neurofisiologici sviluppati in O.1 su un sistema robotico braccio-mano e l'estrazione di input progettuali per la mano biomeccatronica
   2. Sviluppo di dita protesiche bio-ispirate e integrazione con il sistema di attuazione, replicando il più possibile la mano umana
   3. Progettazione e sviluppo di un sistema di percezione tattile che risponda alle specifiche derivanti da O.1
3. Sviluppare un modulo di interazione uomo-macchina in grado di connettere il PNS con la mano artificiale e ristabilire la comunicazione bidirezionale con il cervello per mezzo di:
   1. Elettrodi neurali impiantabili per stimolazione e registrazione
   2. Sviluppo di una Unità di Stimolazione/Registrazione Neurale con: (i) un sistema integrato su un chip per la gestione degli elettrodi impiantabili; (ii) una scheda di controllo per la comunicazione bidirezionale tra l'interfaccia neurale e la protesi con il sistema di controllo
   3. Sviluppo di un modulo sw/hw per la decodifica in tempo reale del segnale neurale: (i) algoritmi on-line di decodifica e protocolli per addestrarli al riconoscimento delle intenzioni motorie del paziente; (ii) piattaforma hw embedded pereseguire in tempo reale i task richiesti
   4. Sviluppo di un controllo basato sulle informazioni sensoriali per il sistema protesico con le seguenti caratteristiche salienti: (i) controllo distribuito tra alto e basso livello, consentendo quindi di prendere decisioni sul livello di autonomia della mano e sul livello di controllo condiviso con l'utente in base agli input ricevuti e al compito atteso; (ii) chiudere l'utente nell'anello di controllo attraverso la via afferente
4. Valutare le performance dell'utente attraverso:
   1. Definizione del protocollo clinico per l'intervento chirurgico
   2. Definizione ed esecuzione dei test sperimentali sull'utente finale
   3. Valutazione funzionale dell'utente finale: Realizzazione di uno studio integrato di ecografia e risonanza magnetica per valutare il rimodellamento della perfusione cerebrale, la connettività strutturale del cervello e l'endotelio vascolare sistemico nella mano del soggetto amputato, prima e dopo l'impianto della protesi.

Sito ufficiale: handbot.unicampus.it

Data di inizio e fine

01/02/2013 - 31/01/2016

Responsabile del progetto

Prof. Eugenio Guglielmelli - Principal Investigator (PI)
Prof. Loredana Zollo - Co-Principal Investigator (Co-PI)

Istituzione coordinatrice del progetto

Università Campus Bio-Medico di Roma

Altre Istituzioni coinvolte

• Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa
• Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati di Trieste
• Politecnico di Milano
• Consiglio Nazionale delle Ricerche di Pisa
• Università degli Studi di Cagliari

Fonte/i di finanziamento

MIUR - Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca