Analisi e controllo di un esoscheletro per arti inferiori

Exoskeletons for the lower limbs were initially designed as an assistive tool for motor rehabilitation. As research progresses, they are evolving into robots able to support patients with neuromuscular disabilities. The goal is to achieve such a level of human-machine interaction that anyone can move freely in everyday environments. To reach this, it is essential to move from rigid control methods based on predefined trajectories and thresholds to a personalized and voluntary control through the use of biomedical signals. These signals allow the exoskeleton to understand the user's intentions, thereby supporting them at the right moment and in the right way. The use of these devices, in addition to offering independence, could provide a solution to a series of health and psychological problems associated with a sedentary lifestyle. This thesis provides an overview of the current state of the main developed exoskeletons for the lower limbs and focuses on electromyography as a control signal for the exoskeleton; specifically, it analyzes the control method of the HAL-3 exoskeleton.

Gli esoscheletri per arti inferiori furono inizialmente progettati come strumento di assistenza per la riabilitazione motoria. Con l’avanzare delle ricerche si stanno evolvendo in robot in grado di sostenere pazienti con disabilità neuromuscolari. L’obiettivo è raggiungere un’interazione uomo-macchina tale da permettere a chiunque di potersi muovere liberamente negli spazi frequentati quotidianamente. Per raggiungere questo traguardo è indispensabile passare da metodi di controllo rigidi basati su traiettorie e soglie predefinite ad un controllo personalizzato e volontario attraverso l’uso di segnali biomedici, i quali permettono all’esoscheletro di comprendere le intenzioni dell’utilizzatore, in modo da supportarlo nel momento e nel modo corretto. L’uso di questi dispositivi, oltre ad offrire indipendenza, sarebbe una soluzione per una serie di problematiche di salute e psicologiche associate alla sedentarietà. Questa tesi fornisce una panoramica inerente alla situazione dei principali esoscheletri per arti inferiori sviluppati e si focalizza sull’elettromiografia come segnale di controllo dell’esoscheletro; in particolare analizza il metodo di controllo dell’esoscheletro HAL-3.