ITUA20163483A1 - Dispositivo robotico per la verticalizzazione e la mobilita' di disabili motori gravi - Google Patents

Description

TITOLO

“DISPOSITIVO ROBOTICO PER LA VERTICALIZZAZIONE

E LA MOBILITA' DI DISABILI MOTORI GRAVI”

DESCRIZIONE

Campo dell’Invenzione

La presente invenzione è relativa in generale al campo della robotica di ausilio ai disabili motori, e più in particolare ha per oggetto un dispositivo robotico per la verticalizzazione e la mobilità di soggetti con gravi disabilità motorie agli arti inferiori. Stato dell’Arte

Sono noti numerosi dispositivi ed apparecchiature che si propongono di restituire a persone con disabilità motorie più o meno gravi una certa mobilità e un certo grado di indipendenza almeno in ambienti interni. Per i soggetti con disabilità gravi agli arti inferiori esistono in particolare già in commercio dispositivi che riescono a far assumere al soggetto una posizione eretta, come il dispositivo “Struzzo” di Chinesport SpA, Udine, Italia oppure il dispositivo “TEK Robotic Mobilization Device” prodotto da Matia Robotics, Istambul, Turchia. Tali dispositivi commerciali sono principalmente degli stabilizzatori per la postura eretta, caratterizzati da verticalizzazione servo-assistita da motore elettrico e mobilità su ruote, mentre non si pongono come obiettivo quello di offrire funzionalità diverse al soggetto utilizzatore, che non siano la verticalizzazione o la mobilità semplice. Volendo invece compiere operazioni diverse, come avvicinarsi frontalmente ad un oggetto per fruirne, sia in posizione eretta sia in posizione seduta, o volendo usufruire dei servizi igienici, il soggetto dovrà comunque cambiare dispositivo una volta arrivato in prossimità di questi. L'avvicinamento frontale agli oggetti risulta comunque quasi sempre impedito dall'ingombro nei sistemi noti, che costringono l'utilizzatore ad avvicinarsi lateralmente per compiere veloci operazioni di presa di un oggetto, ma non consentono ad esempio di avvicinarsi frontalmente ad un tavolo e sedervisi sotto.

Sono inoltre noti diversi dispositivi prototipali per la verticalizzazione, descritti nella letteratura scientifica, che sono generalmente sistemi muniti di una seduta, la quale impedisce di fatto ad esempio l'utilizzo di servizi igienici senza dover effettuare il passaggio dal dispositivo al servizio sanitario. Un dispositivo prototipale descritto in Mori Y. et al., Developement of Straight Style Transfer Equipment for Lower Limbs Disabled; Robotics and Automation, 2004. Proceedings ICRA '04. 2004 IEEE International Conference, vol.3, 2004, non presenta invece una seduta, ma consiste di un esoscheletro da utilizzarsi insieme a stampelle. Ciò limita evidentemente l'utilizzo del dispositivo ai soggetti in grado di utilizzare perfettamente gli arti superiori e inoltre, essendo questi ultimi impegnati nel maneggiare le stampelle, le opzioni di controllo da parte dell'utilizzatore risultano limitate. Per quanto è a conoscenza della Richiedente, è stato descritto in letteratura un unico altro dispositivo che non prevede una seduta (van den Berg J.P. et al., The Standmobile: a new, electrically powered, mobile stand up device for use in paraplegia. Case report, International Medical Society of Paraplegia, vol. 32, pp. 202-204, 1994): si tratta di un verticalizzatore, che consente al soggetto utilizzatore di raggiungere la posizione eretta grazie all'utilizzo di un trapezio per surfisti come schienale. Anche questo sistema, nonostante il ridotto ingombro anteriore che può facilitare l'avvicinamento frontale agli oggetti, non permette tuttavia all'utente di muoversi in posizioni intermedie, né di avere i glutei liberi per poter utilizzare i servizi igienici direttamente senza spostarsi dal dispositivo.

I dispositivi ad oggi noti, quindi, per quanto possano garantire una presa sicura del soggetto per la verticalizzazione e ne permettano poi il movimento su ruote in posizione eretta, presentano tutti il problema di un ingombro anteriore che impedisce l'avvicinamento frontale del soggetto agli oggetti e/o il problema di non lasciare liberi i glutei e la zona perineale per l'utilizzo dei servizi igienici senza doversi spostare dal dispositivo.

La possibilità di disporre di un dispositivo che offra al soggetto disabile anche queste funzionalità avrebbe invece una forte valenza dal punto di vista medico e riabilitativo in un percorso finalizzato al raggiungimento della massima autonomia possibile e al recupero di un ruolo attivo e produttivo nella propria vita compatibilmente con le sue abilità residue. Inoltre, il fatto di poter utilizzare un dispositivo in ambiente ospedaliero, ma anche domestico e/o lavorativo, che permetta di restare in posizione eretta almeno per alcune ore al giorno potendo svolgere vari compiti con gli arti superiori e non dovendo necessariamente cambiare dispositivo ad esempio per usufruire dei servizi igienici, avrebbe inoltre una valenza dal punto di vista terapeutico: la stazione eretta contribuisce infatti a migliorare il trofismo osseo, la funzionalità del sistema cardiocircolatorio e di quello gastrointestinale, e contribuisce a ridurre la spasticità, prevenendo inoltre deformità articolari in flessione agli arti inferiori.

Per questi motivi è evidente come resti molto sentita nel settore l'esigenza di disporre di un dispositivo robotico che permetta, oltre la verticalizzazione e il semplice movimento in posizione eretta, anche nuove funzionalità, come l'avvicinamento frontale agli oggetti e la libertà di usare i servizi igienici direttamente sul dispositivo stesso. Sommario dell’invenzione

Lo scopo generale della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo robotico per la verticalizzazione e la mobilità di soggetti con gravi disabilità motorie agli arti inferiori che consenta a tali soggetti di sollevarsi gradualmente da una posizione seduta ad una posizione eretta e di muoversi in autonomia in ogni tipo di ambiente non esterno, in particolare in ambiente domestico e/o in ambiente lavorativo.

Uno scopo particolare della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo robotico del tipo sopra menzionato che presenti un ridotto ingombro sia anteriore sia posteriore, e che consenta così al soggetto disabile che lo utilizza di raggiungere oggetti e di approcciarsi a questi ottenendo il massimo avvicinamento in condizioni di sicurezza e con un minimo dispendio di energia.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo robotico del tipo sopra menzionato che possa essere utilizzato da più tipologie di utenti, siano essi disabili gravi a seguito di patologie come lesioni midollari, sclerosi multipla e altre patologie neuromuscolari, o anche soggetti anziani con ridotta o nulla mobilità degli arti inferiori dovuta ad esempio agli effetti del progressivo avanzamento dell'età.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo robotico del tipo sopra menzionato che, pur stabilizzando efficacemente il soggetto, lasci comunque libera la regione dei glutei e perineale, consentendo così l'accesso del soggetto ai servizi igienici, con sanitari anche non modificati, senza dover rimuovere il dispositivo.

È ancora un altro scopo della presente invenzione quello di fornire un dispositivo robotico del tipo sopra menzionato che possa offrire più modalità diverse di controllo e comando del dispositivo e delle sue funzionalità da parte del soggetto disabile.

Questi scopi vengono raggiunti con il dispositivo robotico per la verticalizzazione e la mobilità di soggetti con gravi disabilità motorie agli arti inferiori le cui caratteristiche essenziali sono riportate nella prima delle rivendicazioni annesse.

Altre importanti caratteristiche del dispositivo robotico secondo l’invenzione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti, pure annesse qui, e illustrate nella seguente descrizione dettagliata di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle figure annesse.

Breve descrizione delle figure

- le figure 1A e 1B sono viste in prospettiva rispettivamente di fronte e da dietro di una forma realizzativa del presente dispositivo robotico in uso da parte di un soggetto S in posizione eretta, indicato con linea tratteggiata;

- le figure 2A e 2B sono viste in prospettiva rispettivamente di fronte e da dietro del dispositivo robotico delle figure 1 in uso da parte di un soggetto S in posizione seduta, indicato con linea tratteggiata;

- la figura 3 è una vista in dettaglio di un primo componente del dispositivo delle figure 1-2 rappresentato da un manipolatore;

- la figura 4 è una vista in dettaglio di un secondo componente del dispositivo delle figure 1-2 rappresentato da una coppia di supporti tibiali;

- la figura 5 è una vista in dettaglio di un terzo componente del dispositivo delle figure 1-2 rappresentato da una singola interfaccia cosciale;

- la figura 6 è una vista in dettaglio di un quarto componente del dispositivo delle figure 1-2 rappresentato da una interfaccia addominale.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

Secondo la presente invenzione, le figure 1A e 1B illustrano una forma realizzativa del dispositivo robotico 1 illustrata mentre in uso da parte di un soggetto S afflitto da grave disabilità motoria agli arti inferiori, con il dispositivo in configurazione tale da mantenere il soggetto in posizione eretta, ed illustrato in vista prospettica di fronte e da retro rispettivamente.

Nelle figure 2A e 2B è illustrato il dispositivo delle figure 1 rispettivamente in vista prospettica frontale e da retro, e in una configurazione tale da ospitare il soggetto S utilizzatore in posizione seduta.

Sempre con riferimento alle figure 1A e 1B, il dispositivo robotico 1 dell’invenzione comprende una piattaforma 2 munita di ruote, di cui preferibilmente almeno una coppia di ruote del tipo piroettante, così da aumentare le possibilità di movimento del dispositivo in ogni direzione; in una forma realizzativa preferita illustrata nelle figure la piattaforma comprende ad esempio almeno due ruote 21 montate ai lati della piattaforma 2, preferibilmente all’altezza del sistema di bloccaggio dei piedi, e due coppie di ruote piroettanti 22 agli angoli della piattaforma 2.

In generale, nell’ambito della presente invenzione, se non specificato altrimenti, per “anteriore” o “frontale” si intende collocato dalla stessa parte della parte frontale del soggetto utilizzatore S rispetto al centro del dispositivo quando questo è in uso da parte del soggetto, mentre per “posteriore” o “da retro” si intende collocato nella parte ad essa opposta.

La piattaforma 2, destinata a ricevere il soggetto disabile S è tipicamente una base piana in metallo, di forma sostanzialmente rettangolare, che copre un vano contenente batterie per l'alimentazione del dispositivo. Tale collocazione delle batterie al di sotto della piattaforma consente in particolare di ridurre l’ingombro del presente dispositivo rispetto ai dispositivi noti. La piattaforma 2 ha tre gradi di libertà e, oltre a supportare il soggetto S, funge da supporto anche per manipolatori, più avanti descritti in dettaglio, azionabili dal soggetto.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, sulla piattaforma 2 è fissato un sistema regolabile di bloccaggio dei piedi del soggetto S, allo scopo di aumentare la stabilità del soggetto, specie quando in posizione eretta e in movimento sul dispositivo. Per facilitare il soggetto S nelle fasi di salita e discesa dal dispositivo, tale sistema di bloccaggio può scorrere su guide parallele poste sulla piattaforma 2, così che il soggetto possa raggiungere la posizione più comoda ad esempio per la salita o la discesa dal dispositivo. Ovviamente durante l’uso, tale possibilità di scorrimento può essere bloccata con un fermo di sicurezza in una posizione che risulta la più corretta per l’uso del dispositivo, e sbloccata poi ad esempio al momento della discesa. Il sistema di bloccaggio dei piedi è preferibilmente realizzato in modo da essere completamente regolabile, sia in lunghezza sia in altezza, così da adattarsi ai piedi di qualsiasi soggetto, inclusi soggetti con la sindrome cosiddetta del piede equino, che indossano particolari calzature con rialzo.

Sulla piattaforma 2, in corrispondenza della sua porzione anteriore, è vincolato un supporto tibiale 4 destinato a supportare frontalmente gli arti inferiori del soggetto (S) in corrispondenza delle sue tibie; con particolare riferimento alla figura 4 illustrante una forma preferita di realizzazione di tale supporto, essa può comprendere un telaio 41 vincolato alla piattaforma 2 tramite due perni 42 e terminante con una traversa di sostegno 43 alla quale sono simmetricamente ancorate due piastre di sostegno 44 alle quali sono a loro volta fissati due appoggi ergonomici 45. Tali appoggi 45 sono appunto ergonomici per il fatto di possedere una forma adatta ad accogliere in modo comodo e sicuro la parte frontale degli arti inferiori del soggetto utilizzatore S all’altezza delle tibie; essi sono preferibilmente imbottiti ad esempio con poliuretano espanso e rivestiti in un materiale lavabile, ad esempio in skay o finta pelle. Le due piastre di sostegno 44 possono essere ad esempio regolabili in larghezza e/o in inclinazione sulla traversa 43 a seconda della posizione degli arti inferiori del soggetto. I perni 42 e il telaio 41 sono connessi tramite due bracci 46, che possono prevedere un cinematismo glifooscillante, da bloccare in posizione con una vite di regolazione una volta trovata la corretta inclinazione del telaio 41 rispetto al piano della piattaforma 2 e dunque anche la giusta altezza degli appoggi ergonomici 45 rispetto alle tibie del soggetto S posizionato sulla piattaforma.

Il supporto 4 avente la struttura sopra descritta risponde in modo ottimale ai requisiti di resistenza e deformazione strutturale sotto i carichi simmetrici che si sviluppano sul dispositivo durante la verticalizzazione del soggetto.

Ai lati esterni del supporto tibiale 4, si elevano dalla piattaforma 2, a cui sono vincolati, due manipolatori 3, per il sollevamento e la verticalizzazione del soggetto S, terminanti con maniglioni per la presa con gli arti superiori dello stesso soggetto S. Con particolare riferimento alla figura 3, che ne illustra una forma di realizzazione particolare, ciascuno dei manipolatori nel dispositivo dell'invenzione comprende almeno tre segmenti rigidi, o link, 31, 32 e 33, e due attuatori lineari 34 e 35. Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, ciascun segmento rigido 31, 32 e 33 ha una sezione rettangolare scatolata, che gli permette di resistere agli sforzi flessionali dovuti al peso del soggetto S che grava sul segmento rigido 32 attraverso una interfaccia cosciale 5 più avanti descritta in dettaglio. I segmenti rigidi 31, 32 e 33 sono collegati tra loro mediante coppie cinematiche rotoidali, in particolare giunti rotoidali con perni su boccole antifrizione A, B e C, in cui il perno A vincola il manipolatore 3 alla piattaforma 2. Il segmento rigido 31 è movimentato attorno al perno A mediante l'attuatore lineare 34, mentre il segmento rigido 32 è movimentato attorno al perno B mediante l'attuatore lineare 35. Il moto lineare degli attuatori si trasforma in moto di rotazione dei segmenti 31 e 32 attorno ai rispettivi perni di collegamento A e B grazie al collegamento di un elemento lineare 36, 37 dell'attuatore 34, 35 ai rispettivi segmenti rigidi 31 e 32, attraverso i perni D ed E anch'essi su boccole antifrizione. L'attuatore 34 è collegato tramite il perno F direttamente alla piattaforma 2, invece l'attuatore 35 è collegato tramite il perno G ad un bilancere 38; ciò consente di regolare l'angolo di apertura fra il segmento rigido 31 e il segmento rigido 32, e quindi di variare l'altezza da terra del segmento rigido 32 e dei relativi supporti cosciali ad esso collegati in modo da adattarsi alle diverse misure antropometriche e di lunghezza della gamba del soggetto utilizzatore. La regolazione del bilancere 38 è realizzata ad esempio mediante una vite 39 che, mediante un meccanismo a glifo oscillante, permette di cambiare la posizione angolare del bilancere 38.

Sempre con riferimento alla forma realizzativa di figura 3, il segmento rigido 33 non è direttamente azionato dagli attuatori, ma il suo movimento è collegato a quello del segmento rigido 32 mediante un meccanismo a quadrilatero articolato costituito dai segmenti rigidi 32, 33, 31 e dal manicotto di regolazione 311. In questo modo, quando il segmento rigido 32 ruota attorno al perno B per effetto dell'attuatore 35, il segmento rigido 33 ruota attorno al perno C mantenendo il maniglione all'estremità superiore del segmento rigido 33 parallelo al piano orizzontale. Il manicotto di regolazione 311 è ad esempio costituito da un cilindro internamente filettato con due occhielli a vite 312,313 a filettature opposte. In questo modo, ruotando il manicotto 311, gli occhielli 312 e 313 si avvicinano o si allontanano variando la lunghezza del gruppo 311,312,313 e quindi la distanza dal perno. Grazie a questa struttura sopra descritta, si realizzano due funzioni: si regola l'apertura angolare fra i segmenti rigidi 33 e 32 e quindi l'altezza del maniglione collegato al segmento rigido 33 sulla base delle misure antropometriche del paziente e inoltre si modificano i rapporti cinematici del quadrilatero articolato modificando così la legge di movimentazione del maniglione cambiando così la cinematica del sollevamento e verticalizzazione del paziente.

La forma realizzativa dei manipolatori 3 sopra descritta con particolare riferimento alla figura 3 annessa è particolarmente vantaggiosa per il fatto di replicare il cinematismo naturale degli arti inferiori umani, permettendo la regolazione e la registrazione del dispositivo dell'invenzione in base alle misure antropometriche del soggetto utilizzatore. Ciò può essere realizzato più specificamente sia registrando meccanicamente i manipolatori sia controllando singolarmente i perni.

Con particolare riferimento alla figura 5, è illustrato un singolo elemento 51 che costituisce, insieme ad altro elemento speculare a cui è removibilmente connesso, l’interfaccia cosciale 5 del presente dispositivo. Tale interfaccia risponde ai requisiti di fornire semplicità e facilità di accesso all’interno del dispositivo da parte del soggetto utilizzatore S, ma risponde anche ai vincoli di carattere cinematico del dispositivo durante la fase di verticalizzazione del soggetto. Tale interfaccia cosciale 5 comprende due piastre sormontate da cuscino 52 per il supporto della parte femorale posteriore del soggetto, uguali tra loro, affiancate, ciascuna destinata a sostenere il soggetto in corrispondenza di un arto. Queste piastre con cuscini 52, così come gli appoggi ergonomici 45 nel supporto tibiale, possono essere vantaggiosamente imbottite e rivestite in materiale lavabile. Le piastre con cuscino 52 sono fissate su un elemento di sostegno a forma di U 53, le cui estremità sono fissate ai due manipolatori tramite piastre 54, che consentono di regolare l’altezza del telaio sui manipolatori così da variare l’altezza dell’elemento di sostegno in base all’altezza del soggetto. Ciascun elemento 51 comprende una piastra 52 ed è connesso all’altro tramite i rispettivi elementi di sostegno 53.

Quando il soggetto disabile intende utilizzare il dispositivo, per facilitare l’accesso le due piastre con cuscino 52 possono essere scollegate l’una dall’altra e abbassate ruotando verso l’interno azionando apposite leve laterali sui manipolatori. Una volta raggiunta la posizione voluta, un’apposita vite di blocco consente di collegare e bloccare in sicurezza i due elementi 51.

In prossimità dell’interfaccia cosciale 5 possono essere collocati anche una console con schermo di tipo “touch screen” e supporto per un mezzo di controllo manuale, e/o un supporto per un interruttore di emergenza. In figura 4 ad esempio è illustrato un elemento di supporto 55 per uno schermo touch, fissato alla struttura fissa dell’interfaccia cosciale o del manipolatore in modo da poter essere eventualmente ruotato o inclinato a piacimento dell’utente per facilitarne l’utilizzo.

Alle due estremità superiori dei due manipolatori è fissata inoltre, ad esempio tramite due piastre avvitate, un’interfaccia addominale 6, destinata a creare appunto un’interfaccia tra il dispositivo e l’addome del soggetto utilizzatore S, che viene così assicurato al dispositivo e stabilizzato ulteriormente a livello dell’addome. Tale interfaccia addominale 6, di cui è illustrata una forma realizzativa preferita in figura 6, può ad esempio comprendere una porzione anteriore 61 di forma sostanzialmente tubolare, e una porzione posteriore 62 di forma sostanzialmente a nastro, che si allarga preferibilmente in corrispondenza della colonna vertebrale del soggetto, dunque nella parte centrale, a formare un supporto lombare 63. La porzione anteriore 61 può essere ad esempio realizzata con una serie di elementi cilindrici coassiali, montati uno di seguito all’altro, e serrati in posizione ad esempio da un bullone passante assialmente. Variando il numero degli elementi cilindrici si potrà regolare il perimetro dell’interfaccia addominale a seconda delle dimensioni dell’addome del soggetto. La struttura sopra descritta dell’interfaccia addominale 6 del presente dispositivo soddisfa al requisito di sicurezza e sostegno da parte, ma anche dall’altra parte di ridotto ingombro frontale per permettere al soggetto utilizzatore di avvicinarsi il più possibile a oggetti e piani di lavoro anche frontalmente. L’interfaccia addominale 6 è inoltre facilmente regolabile sulle caratteristiche antropometriche del soggetto utilizzatore.

Il presente dispositivo comprende inoltre uno o più mezzi di controllo, scelti ad esempio tra mezzi di controllo di diversa modalità, in particolare manuale, vocale o tramite interfaccia GUI (o Graphical User Interface), e può comprendere anche una centralina elettronica ad essi collegata via cavo e/o mediante collegamento wireless. Un tipico mezzo di controllo manuale nell’ambito di questa invenzione è un controller, o controllore. Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, il presente dispositivo comprende due controller separati, il primo collegato ad una centralina via cavo, il secondo con collegamento wireless. Tali mezzi di controllo manuali sono utilizzabili sia dal soggetto utilizzatore sia da un operatore che debba assistere il soggetto utilizzatore nell’uso del dispositivo, ad esempio per richiamare o allontanare il dispositivo in funzione qualora si trovasse in una posizione poco favorevole per il soggetto. Con tali mezzi di controllo è inoltre possibile direzionare il movimento della piattaforma nello spazio circostante, regolarne la velocità, e cambiare posizione del soggetto. Anche con i comandi vocali è possibile comandare il sollevamento e il passaggio dalla posizione seduta a quella eretta.

E’ inoltre possibile con i presenti mezzi di controllo, in particolare con un’interfaccia GUI, eventualmente disponibile direttamente sullo schermo touch sopra descritto, impostare i parametri di funzionamento del dispositivo, come ad esempio la velocità massima, la diagnostica, le caratteristiche antropometriche del soggetto utilizzatore, e il tempo di accensione del dispositivo, e così via.

Il presente dispositivo robotico può inoltre comprendere un congegno di allarme per inviare una richiesta di soccorso e/o una telecamera, preferibilmente una webcam, collocata sul dispositivo in modo da riprendere la zona posteriore circostante il dispositivo ed inviarne le immagini, tramite un’apposita interfaccia, allo schermo touch sopra descritto o ad altro schermo collocato in modo che il soggetto S possa senza difficoltà visionare le immagini riprese dalla telecamera ed avere informazioni in tempo reale su eventuali ostacoli presenti o cambiamenti di scenario nella parte posteriore del dispositivo, potendo muoversi di conseguenza in sicurezza anche in retromarcia.

Il dispositivo robotico secondo la presente invenzione può inoltre prevedere un sistema di controllo che può essere collegato alla rete Internet, permettendo un collegamento remoto ad esempio da parte di personale medico di centri di riabilitazione, per un possibile monitoraggio dei parametri fisiologici e di movimento dell'utente.

In questo modo, vantaggiosamente, il dispositivo robotico secondo l’invenzione è inoltre interamente programmabile da remoto, in particolare è possibile programmare diverse configurazioni e attivare nuove funzioni, ad esempio per personalizzare il dispositivo sulle caratteristiche dell'utilizzatore, senza intervenire direttamente sul dispositivo.

Come descritto sopra in dettaglio, il dispositivo robotico di questa invenzione presenta un ingombro frontale ridotto contrariamente ai dispositivi noti con funzioni similari che, come discusso sopra, presentano solitamente un ingombro dello spazio antistante il soggetto utilizzatore e ne ostacolano l’avvicinamento frontale a piani di lavoro riducendo inoltre lo spazio accessibile agli arti superiori. Grazie al suo ingombro anteriore ridotto, il presente dispositivo permette all’utilizzatore di avvicinarsi ad oggetti e piani di lavoro frontalmente, e non lateralmente, come accade nella maggior parte dei dispositivi noti. Inoltre, nei casi in cui il soggetto utilizzatore conservi un buon controllo del tronco, il presente dispositivo favorisce la sua leggera inclinazione in avanti migliorandone l’interazione con gli oggetti e una più comoda sistemazione rispetto a piani di lavoro. Anche l’ingombro in altezza del presente dispositivo risulta ridotto rispetto ai dispositivi noti, e ciò consente vantaggiosamente al soggetto che lo utilizza di potersi avvicinare e sedersi ad un tavolo in posizione “seduta”.

Un ulteriore vantaggio principale del dispositivo robotico dell’invenzione è rappresentato dal fatto che la presa di bacino del soggetto utilizzatore, rimanendo efficace e sicura, lascia libera la zona interna del dispositivo e la regione dei glutei e perineale del soggetto utilizzatore, per cui questi ha la possibilità di utilizzare i servizi igienici in maniera del tutto autonoma, senza dover rimuovere il dispositivo per passare ai sanitari, come accade per le carrozzine o anche per i dispositivi robotici noti sopra discussi.

Ancora un ulteriore vantaggio del presente dispositivo robotico è rappresentato dal fatto che esso possa comprendere anche un controllo di tipo vocale, così che il soggetto utilizzatore possa comandare il dispositivo stesso anche senza l’ausilio degli arti superiori, quando questi fossero impegnati per la presa di maniglie e punti di appoggio, ad esempio durante le fasi di passaggio tra posizione eretta e posizione seduta, o viceversa. In questo modo il soggetto potrà evitare sbilanciamenti anche nelle fasi più delicate di utilizzo del dispositivo, in tutta sicurezza e con un dispendio di energia minimo.

Un ulteriore vantaggio del presente dispositivo robotico è rappresentato dalla sua elevata manovrabilità e migliore mobilità, grazie al fatto che la posizione durante la movimentazione è centrata sull’asse delle ruote.

Ancora un ulteriore vantaggio del dispositivo robotico dell’invenzione è rappresentato dalla caratteristica cinematica del manipolatore, che replica il cinematismo articolare degli arti inferiori: questo permette la regolazione e la registrazione del dispositivo sulle misure antropometriche del soggetto utilizzatore.

Varianti e modifiche potranno essere apportate al dispositivo robotico per la verticalizzazione e la mobilità di disabili motori gravi secondo la presente invenzione senza per questo uscire dall’ambito di protezione dell’invenzione medesima, come definita dalle rivendicazioni qui annesse.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo robotico per la verticalizzazione e la mobilità di un soggetto (S) con gravi disabilità motorie agli arti inferiori comprendente una piattaforma (2) adatta a ricevere detto soggetto (S), munita di ruote (21,22) e di un vano per le batterie di alimentazione sottostante detta piattaforma; due manipolatori (3) per il sollevamento e la verticalizzazione di detto soggetto tramite attuatori alimentati da dette batterie, vincolati simmetricamente a due rispettive porzioni laterali di detta piattaforma (2) da cui si elevano, terminando con due rispettivi maniglioni per la presa con gli arti superiori da parte del soggetto; un supporto tibiale (4) vincolato a una porzione frontale di detta piattaforma (2) e destinato a supportare frontalmente gli arti inferiori di detto soggetto in corrispondenza delle sue tibie; una interfaccia cosciale (5) e una interfaccia addominale (6), entrambe vincolate ad entrambi detti due manipolatori (3) così da creare rispettivamente un supporto per il peso del soggetto a livello della zona femorale posteriore e una allacciatura a livello dell'addome; e uno o più mezzi di controllo di parametri regolanti le funzionalità del dispositivo.
2. 2. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui su detta piattaforma (2) è fissato un sistema di bloccaggio dei piedi del soggetto (S).
3. 3. Il dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui detto sistema di bloccaggio comprende due elementi di bloccaggio per i piedi che scorrono in due slitte parallele su detta piattaforma (2) per facilitare salita e discesa del soggetto sul dispositivo.
4. 4. Il dispositivo secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui detta piattaforma (2) comprende almeno due ruote (21) montate ai lati opposti di detta piattaforma (2) all’altezza di detto sistema di bloccaggio dei piedi, e due coppie di ruote piroettanti (22) agli angoli di detta piattaforma (2).
5. 5. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto supporto tibiale (4) comprende un telaio (41) vincolato a detta piattaforma (2) tramite due perni (42) e terminante con una traversa di sostegno (43) alla quale sono simmetricamente ancorate due piastre di sostegno (44) alle quali sono a loro volta fissati due appoggi ergonomici (45) per gli arti inferiori del soggetto.
6. 6. Il dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui dette piastre di sostegno (44) sono regolabili in larghezza e/o in inclinazione su detta traversa (43) a seconda della posizione degli arti inferiori del soggetto.
7. 7. Il dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui detti perni (42) e detto telaio (41) sono connessi tramite due bracci (46), che prevedono un cinematismo glifooscillante al fine di regolare l'inclinazione di detto telaio (41) rispetto al piano di detta piattaforma (2) e di conseguenza l'altezza di detti appoggi ergonomici (45) rispetto alle tibie del soggetto S posizionato su detta piattaforma.
8. 8. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuno di detti manipolatori (3) comprende almeno tre segmenti rigidi (31,32,33) e due attuatori lineari (34,35), in cui detti segmenti rigidi sono collegati tra loro mediante giunti rotoidali (A,B,C) e in cui detto segmento (31) è movimentato mediante detto attuatore (34), detto segmento (32) è movimentato mediante detto attuatore (35) e detto segmento (33) è movimentato dal segmento rigido (32) mediante un meccanismo a quadrilatero articolato costituito da detti segmenti rigidi e da un manicotto di regolazione (311).
9. 9. Il dispositivo secondo la rivendicazione 8, in cui detto attuatore (34) è collegato direttamente a detta piattaforma (2), e detto attuatore (35) è collegato ad un bilanciere (38), che consente di regolare l'angolo di apertura fra detto segmento rigido (31) e detto segmento rigido (32), variando l'altezza da terra di detto segmento rigido (32) e dei relativi supporti cosciali ad esso collegati così da adattarsi alle diverse misure antropometriche e di lunghezza della gamba del soggetto utilizzatore.
10. 10. Il dispositivo secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui detti segmenti rigidi (31,32,33) hanno una sezione rettangolare scatolata, che conferisce loro elevata resistenza agli sforzi flessionali dovuti al peso del soggetto S che grava su detto segmento rigido (32) attraverso detta interfaccia cosciale (5).
11. 11. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detta interfaccia cosciale (5) comprende due piastre con cuscino (52) per il supporto della parte femorale posteriore del soggetto, affiancate, removibilmente legate l'una all'altra, ciascuna destinata a sostenere il soggetto in corrispondenza di un arto e un elemento di sostegno a forma di U (53) a cui dette piastre sono fissate, le estremità di detto elemento (53) essendo fissate a detti due manipolatori (3) tramite piastre (54), che consentono di regolare l’altezza di detto elemento (53) sui manipolatori (3) in base all’altezza del soggetto.
12. 12. Il dispositivo secondo la rivendicazione 11, in cui dette piastre con cuscino (52) sono scollegabili l’una dall’altra per essere abbassate ruotando verso l’interno azionando apposite leve laterali su detti manipolatori (3) così da facilitare l'ingresso del soggetto su detta piattaforma (2).
13. 13. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detta interfaccia addominale (6) comprende una porzione anteriore (61), di forma sostanzialmente tubolare e di lunghezza regolabile, e una porzione posteriore (62) di forma sostanzialmente a nastro, che si allarga in corrispondenza della colonna vertebrale del soggetto a formare un supporto lombare (63).
14. 14. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti appoggi ergonomici (45) del supporto tibiale (4) e/o dette piastre con cuscino (52) dell'interfaccia cosciale (5) sono imbottite, ad esempio con poliuretano espanso, e rivestite in un materiale lavabile, ad esempio in skay o finta pelle.
15. 15. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre uno o più mezzi per la visualizzazione delle funzioni del dispositivo.
16. 16. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un dispositivo d’allarme per segnalare una eventuale richiesta di soccorso del soggetto (S) e/o una telecamera collocata sul dispositivo in modo da riprendere la zona posteriore circostante il dispositivo ed inviarne le immagini, tramite un’apposita interfaccia, ad un mezzo di visualizzazione per la loro visione da parte del soggetto.
17. 17. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente inoltre un sistema di controllo collegabile alla rete Internet, per il collegamento remoto da parte di personale medico di centri di riabilitazione, per il monitoraggio dei parametri fisiologici e di movimento del soggetto (S).
18. 18. Il dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un elemento di supporto (55) per un mezzo di controllo manuale, una console con schermo di tipo touch screen, e/o un supporto per un interruttore di emergenza, fissati ad uno di detti manipolatori (3) o di detta interfaccia cosciale (5) in modo da poter essere eventualmente ruotato o inclinato a piacimento del soggetto (S).