Control and evaluation of a soft active glove to assist grasping in activities of daily living

Hand function plays an important role in performing activities of daily living (ADL) and maintaining an independent and healthy quality of life. However, many people suffer from diseases that impair muscle function, resulting in decreased hand strength and dexterity. Many robotic devices have been developed for hand rehabilitation and assistance in human grasping. An appealing new way of doing so is through soft, wearable robots that work in parallel with the human muscles. \\The aim of this project is to develop the control of a soft active glove to assist people affected by muscular weakness in their activity of daily living. Grasping action consists of two phases: fingers free motion to approach an object and grasping action where fingers exert force on the object to hold it. As these two phases entail different conditions, control strategy is divided in two states: hand free motion and grasping action. Since the device is meant to be portable, once developed on Simulink and evaluated, control has been embedded on a portable electronic system. Experiments are conducted on healthy subjects and for them the control strategy results effective, but further experiments on impaired subjects should be carried out. Further improvements can be made on grasping force modulation that is still one of the most important issues in this kind of robots.

Le mani hanno una funzione importante nello svolgere le attività di tutti i giorni e mantenere uno stile di vita indipendente e sano. Tuttavia, molte persone soffrono di malattie che indeboliscono i muscoli portando a una riduzione di forza e destrezza manuale. Molti dispositivi sono stati sviluppati per permettere la riabilitazione dei muscoli della mano e l'assistenza nel prendere gli oggetti. Un nuovo modo per realizzare questo è attraverso soft robot indossabili che lavorano in parallelo con i muscoli umani. \\Lo scopo di questo progetto è sviluppare il controllo di un guanto attuato in modo che possa assistere persone affette da deficit muscolare nelle loro attività giornaliere. L'azione di prendere un oggetto consiste di due fasi: il movimento delle dita per entrare in contatto con l'oggetto e l'azione di presa vera e propria in cui le dita della mano fanno forza sull'oggetto per tenerlo. Poichè queste due fasi implicano condizioni differenti, la strategia di controllo è divisa in due stati: moto libero della mano e presa dell'oggetto. Dato che questo guanto attuato è stato pensato per essere un sistema portabile, una volta sviluppato su Simulink e valutato, il controllo è stato integrato in un sistema elettronico portabile. Alcuni esperimenti sono stati condotti su soggetti sani e su di essi la strategia di controllo risulta funzionare, ma ulteriori esperimenti su soggetti con deficit muscolare dovrebbero essere eseguiti. Un ulteriore miglioramento può essere portato riguardo alla modulazione della forza con cui viene preso un oggetto e questo è ancora una delle problematiche più rilevanti in questo ambito.