Bezmotorno, fleksibilno, vodootporno protetsko stopalo inspirisano anatomijom ljudskog ekstremiteta je novi prototip bioničkog stopala SoftFoot Pro, koji je dizajnirao Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Italijanski institut za tehnologiju) u Đenovi. Njegov dizajn je jedinstven na međunarodnom nivou i ima za cilj da služi i kao fleksibilna tehnološka proteza za osobe sa gubitkom udova i kao rešenje za humanoidne robote budućnosti.
Neka od njegovih ključnih tehnoloških rešenja su dobila dva međunarodna patenta, a treći patent je u fazi evaluacije od strane Evropskog zavoda za patente. SoftFoot Pro je dizajniran da se koristi na neravnom terenu, uključujući klizav teren, gde je obično teži za korisnike proteza i za robote da održe ravnotežu.
Novi prototip je prvi put prikazan javnosti tokom tehničkog događaja „Celoživotna prevencija za zdravo i aktivno starenje“ na stazi zdravlja G7, održanog u Đenovi, u organizaciji italijanskog Ministarstva zdravlja u saradnji sa IIT-om. Događaj je bio fokusiran na drugi prioritet zdravstva G7 i bio je ugrađen u 3. zdravstvenu radnu grupu predsedništva G7 i njenu sesiju na visokom nivou o veštačkoj inteligenciji (AI).
Dve glavne teme bile su doživotna prevencija (LLP), koja je neophodna za sprečavanje prevremene smrti i godina života sa invaliditetom, i inovacija, koja igra ključnu ulogu u održavanju napora za postizanje zdravog i aktivnog starenja.
SoftFoot Pro je bio među zdravstvenim tehnologijama koje je IIT predstavio tokom događaja u posebnom izložbenom prostoru. Prethodno ga je usmeno predstavio naučnoj zajednici u Japanu na IEEE međunarodnoj konferenciji o robotici i automatizaciji (ICRA 2024, Jokohama) od strane pozvanog govornika Manuela G. Catalano, istraživača u laboratoriji Soft Robotics for Human Cooperation and Rehabilitation Lab na IIT u Đenova, koju koordinira Antonio Biki, viši naučnik u IIT-u.
„Ono što proteze i današnji humanoidni roboti imaju zajedničko je karakteristika da imaju ravna ili nisko fleksibilna stopala, razvijena da obezbede maksimalnu stabilnost, ali nesposobna da se prilagode promenama konture terena, nagiba i različitih položaja kao što su klečanje ili savijanje“, objašnjava Katalano. .
Ideja istraživačkog tima na IIT-u, u saradnji sa Centrom E. Piaggio sa Univerziteta u Pizi, tada je bila da se realizuje veštačko stopalo inspirisano ljudskom anatomijom kako zbog svog oblika tako i zbog njegovih sposobnosti.
Soft Foot Pro teži oko 450 grama i može da izdrži opterećenje do 100 kilograma. Sastoji se od mobilnog lučnog mehanizma od titanijuma (ili aluminijumske legure aeronautičke klase), čiji su krajevi povezani sa pet plastičnih lanaca visoke čvrstoće raspoređenih paralelno da simuliraju plantarnu fasciju ljudskih stopala. Ovi lanci se po dužini prelaze pomoću visokoučinkovitog, mehanički nerastegljivog kabla od 210 milimetara, spojenog na peti.
Svaki lanac karakteriše višestruki moduli napravljeni od plastike visoke čvrstoće izvedene iz automobilskih tehnologija i međusobno povezanih parovima elastika. Sistem luka i elastični lanci čine veštački ekvivalent arhitekture koju čine tarzus, metatarzus i falange ljudskog stopala.
Ova specifična arhitektura omogućava replikaciju mehanizma vitla, koji progresivno učvršćuje plantarnu fasciju kako bi se ravnomerno rasporedila sila primenjena na tlo tokom hodanja. Ovaj aspekt je ključan za hod onih koji nose SoftFoot Pro, jer doprinosi efikasnijem pregovaranju sa preprekom i, kao posledica toga, boljem pokretanju napred tokom koraka, uz bolju energetsku efikasnost tokom završne faze stava. . U isto vreme, prilagodljiva i elastična karakteristika đona pomaže u apsorpciji približno 10% do 50% udarca o tlo.
Štaviše, za razliku od trenutne krute proteze na tržištu, SoftFoot Pro može da promeni svoj oblik, omogućavajući stopalu da se deformiše i prilagodi neravninama terena i svim preprekama, minimizirajući ih, poboljšavajući prirodnost koraka i poboljšavajući stabilnost korisnika. U tom smislu, prototip otelotvoruje oblik veštačke inteligencije, poboljšavajući autonomiju sistema i sposobnosti upravljanja u skladu sa senzomotoričkim karakteristikama ljudskog bića.
Zbog svoje fleksibilnosti, SoftFoot Pro savršeno reprodukuje prirodne položaje koje zauzimaju ljudska stopala i omogućava obavljanje jednostavnih svakodnevnih radnji, kao što je saginjanje da bi se vezala cipela ili podizanje nečega sa zemlje, takođe poboljšavajući iskustvo hodanja po stepenicama. Konačno, vodootporan čini SoftFoot Pro pogodnim za upotrebu na otvorenom, na livadama, plažama i klizavom terenu, izbegavajući potrebu da korisnik na kraju pređe na proteze posebno dizajnirane za specifične aktivnosti.
Pojedinci sa jednostranim amputacijama donjih ekstremiteta već su testirali različite prototipove SoftFoot Pro u okviru međunarodne saradnje sa Medicinskom školom u Hanoveru (MHH, Hanover, Nemačka) i Medicinskim univerzitetom u Beču (MUV, Beč, Austrija).
Ovi eksperimenti su sprovedeni u okviru različitih evropskih projekata, uključujući i projekat Natural Bionics. Veštačko stopalo je takođe uspešno testirano sa četvoronožnim robotom Animal na Federalnom institutu za tehnologiju u Cirihu (ETHZ, Cirih, Švajcarska) i humanoidnim robotom HRP-4 u laboratorijama Univerziteta u Tokiju (Tokio, Japan).
