Open Bionics persegue una missione robotica «eroica»

Per il team di ingegneri di Open Bionics, la psicologia può essere un importante strumento di sviluppo del prodotto tanto quanto la progettazione meccanica.

Con sede a Bristol, in Inghilterra, Open Bionics è il creatore di «Hero Arm», un arto robotico avanzato leggero e stampato in 3D con una mano multi-grip. Forse più immediatamente evidente della tecnologia che cambia la vita, è l'involucro esterno allegro e decorativo del dispositivo. Le protesi hanno coperture magnetiche luminose e colorate che si aprono come montature per occhiali intercambiabili. Gli utenti possono abbinare i loro vestiti, «personalità e umore» ai loro bracci robotici con oltre 50 design, colori e texture, oppure possono scegliere personaggi Marvel, Star Wars e Disney su licenza come Iron Man, R2D2 o Elsa di «Frozen».

Uno degli slogan dell'azienda è «Trasformare le disabilità in superpoteri».

«Una generazione fa, come società, apprezzavamo davvero la conformità. Tutti volevano avere lo stesso aspetto. Ed è per questo che hai visto molte braccia protesiche che cercavano di mimetizzarsi, che cercavano di sembrare umane», nota Samantha Payne, co-fondatrice e COO di Open Bionics. «Ma come ingegneri, non siamo riusciti a ottenere l'aspetto giusto. Quindi è davvero bello che col passare del tempo abbiamo iniziato a celebrare l'individualismo e l'espressione di sé. Ed è esattamente ciò che Hero Arm consente ai suoi utenti di fare».

«Questa intuizione è arrivata dai workshop per gli utenti. Quindi gli utenti volevano davvero indossare un dispositivo che ritenessero idoneo all'uso», aggiunge. «E siamo davvero orgogliosi di essere pionieri in questo aspetto».

Moda a parte, uno degli obiettivi fondanti di Open Bionics era ridurre radicalmente il prezzo delle armi bioniche per renderle più accessibili al pubblico. Secondo Payne, meno dell'1% della popolazione adulta amputata può permettersi i dispositivi di fascia alta, che possono costare fino a 100.000 dollari a seconda del modello. I bracci stampati in 3D di Open Bionics costano 5 volte meno delle tradizionali protesi robotiche, afferma l'azienda.

Ogni braccio Hero è personalizzato per l'utente, con polsi e mani disponibili in diverse dimensioni. I bambini di età inferiore a 8 anni possono riceverne uno. Il dispositivo utilizza sensori mioelettrici che rilevano le contrazioni muscolari sottostanti generate da specifici gruppi muscolari nella parte superiore del braccio. I segnali elettrici del corpo vengono quindi amplificati e convertiti in movimenti bionici intuitivi e proporzionali della mano.

Kim Smith, utente di Hero Arm, del Buckinghamshire, Regno Unito, attribuisce alla protesi stampata in 3D il merito di averla aiutata a recuperare parte dell'indipendenza che ha perso quando ha contratto la sepsi nel 2018 e ha dovuto farsi amputare tutti e quattro gli arti per salvarle la vita. «È semplicemente incredibile quello che posso fare», afferma. «Posso lavarmi i capelli e i denti da sola. Posso usare una forchetta per mangiare e azionare il pulsante della mia sedia a rotelle elettrica. Posso persino colpire mio nipote, Oliver».

Jonathan Raines, Research and Development Manager di Open Bionics, afferma che è estremamente gratificante interagire con gli utenti di Hero Arm e vedere il suo lavoro di ingegneria avere un impatto diretto sulla vita delle persone, una sensazione che non aveva provato quando progettava motori a reazione all'inizio della sua carriera.

«Uno dei miei ricordi preferiti è quando stavamo infilando una delle prime braccia a uno dei nostri ambasciatori e ci è capitato di avere una palla antistress sulla scrivania. L'ha appena vomitato e l'ha preso. L'espressione scioccata sulla sua faccia quando si rese conto di averlo afferrato con la sua mano robotica era incredibile, " ricorda.

Gli strumenti di collaborazione cloud-native accelerano la progettazione

Raines, il primo ingegnere meccanico assunto presso Open Bionics nel 2015, inizialmente utilizzava Blender, uno strumento di modellazione 3D più adatto per l'animazione e i videogiochi, per il progetto di prodotto. Due anni dopo, con la crescita del team di sviluppo del prodotto, la startup stava cercando di passare a un programma CAD professionale.

Raines ricorda di essere stato inizialmente attratto da Onshape, una piattaforma cloud-native che combina il CAD con la gestione dei dati di prodotto integrata, per la sua convenienza per le startup con budget limitati. Il prezzo dell'abbonamento annuale di Onshape, che include aggiornamenti software regolari senza costi aggiuntivi, era inferiore al canone di manutenzione annuale del fornitore concorrente (oltre all'acquisto di CAD).

Tuttavia, cosa ancora più importante, è diventato presto evidente che gli strumenti di collaborazione CAD in tempo reale di Onshape potevano semplificare meglio la comunicazione tra gli ingegneri meccanici, elettrici e del firmware dell'azienda.

«Quando avevamo Blender, c'erano cinque persone che lavoravano su vari bit», ricorda Raines. «E andava bene finché lavoravamo su file diversi: il dito in un file, il palmo in un altro e il pollice in un altro. Se hai diviso il lavoro in questo modo, è stato fantastico. Ma se due persone dovevano lavorare sul palmo della mano, era un disastro. Ciò significava fondamentalmente che entrambi avrebbero svolto il loro lavoro, qualcuno avrebbe salvato e poi l'altra persona avrebbe dovuto sedersi e copiare tutto il proprio lavoro nello stesso file».

Con la funzionalità di modifica simultanea di Onshape, ogni volta che un membro di un team apporta una modifica al progetto, tutti gli altri membri del team la vedono immediatamente. Una cronologia completa delle modifiche tiene traccia di chi ha apportato le modifiche e quando, consentendo ai team di tornare a qualsiasi fase precedente del progetto in qualsiasi momento, se lo si desidera.

Secondo Payne, l'ambiente multiutente di Onshape offre inoltre visibilità del progetto 24 ore su 24, 7 giorni su 7, agli stakeholder interni dell'azienda senza la necessità di attendere le Design Review.

«Un aspetto positivo di Onshape è che ci consente, come team esecutivo, di verificare i nostri progressi sulla roadmap dei nostri prodotti», afferma. «Quindi possiamo controllare i modelli 3D in tempo reale mentre vengono modificati, possiamo dare suggerimenti e ottenere informazioni davvero utili su dove siamo con R & D.»

Payne aggiunge che questi stessi strumenti di collaborazione sono perfettamente adatti ai team R & D e di produzione nel Regno Unito per condividere gli ultimi progetti di bracci bionici con i loro team clinici a livello locale e con la loro clinica degli Stati Uniti a Denver, Colorado.

Le configurazioni Onshape consentono di risparmiare tempo di progettazione significativo

L'Hero Arm è disponibile in due diverse misure di polso e tre diverse dimensioni di mano per adattarsi alla maggior parte dei bambini dagli 8 anni in su e alla maggior parte degli adulti. Lo strumento di configurazione di Onshape consente ai team di inserire le misurazioni e automatizzare i progetti manuali in diverse dimensioni e nelle versioni per destrorsi e mancini.

Raines afferma che Onshape riduce i tempi di progettazione delle varianti di Hero Arm di oltre il 75% rispetto alla precedente esigenza del suo team di creare da zero ogni nuova dimensione della mano.

«Le configurazioni sono un enorme toccasana», afferma. «Avevamo bisogno di avere un file separato per ognuna di queste cose, e poi ogni volta che apportavamo una modifica, dovevo farlo altre cinque volte. Quindi è solo un enorme risparmio di tempo».

Inoltre, Raines attribuisce alla funzionalità Branching and Merging di Onshape il merito di aver consentito al suo team di esplorare senza paura idee di progetto alternative senza il rischio di influire sul modello originale. Gli ingegneri possono sperimentare le proprie «ramificazioni» da un progetto principale e successivamente unire gli elementi migliori di più progetti, con la certezza di poter tornare istantaneamente a qualsiasi fase precedente, se necessario.

«Ci piace generare molti concetti e stamparli e poi mostrarli agli utenti, mostrarli ai protesisti e chiedere: 'Cosa c'è di buono in questo? Cosa c'è di male? ' Quindi prendiamo il feedback e apportiamo alcune modifiche», afferma.

«In Onshape, è facile passare da un ramo di progettazione all'altro e vedere quali sono le differenze», aggiunge Raines. «Puoi vedere che questo è il concetto uno, questo è il concetto due, questo è il terzo. E puoi apportare le tue modifiche senza preoccuparti di rovinare il lavoro di qualcun altro».

Portare protesi robotiche avanzate alle masse

A partire dal 2023, più di 450 Hero Arms sono stati abbinati a utenti in Australia, Francia, Irlanda, Paesi Bassi, Nuova Zelanda, Stati Uniti e Regno Unito. Open Bionics ha appena completato con successo una campagna di crowdfunding da 1,87 milioni di dollari (1,57 milioni di sterline) per lanciare Hero Arm in 10 nuovi paesi nel corso del prossimo anno.

«La campagna mirava davvero a potenziare ciò che stiamo già facendo, ma anche a iniziare a lavorare sul futuro della nostra roadmap R & D», afferma Payne, spiegando che la Company si limita alle protesi degli arti superiori in questo momento, ma è aperta a esplorare altre applicazioni bioniche in futuro.

Man mano che Open Bionics trova nuovi mercati per Hero Arm, Payne aggiunge che si aspetta che Onshape svolga un ruolo chiave nell'aiutare l'azienda a raggiungere i suoi obiettivi.

«Il nostro obiettivo è cambiare la vita delle persone. Ciò significa che dobbiamo rimanere concentrati su nuove tecnologie, nuovi servizi e nuove innovazioni in modo da poter rendere i nostri prodotti accessibili a tutti», afferma. » Open Bionics è qui per creare prodotti che migliorano il corpo umano e riteniamo che Onshape svolga un ruolo fondamentale all'interno di R & D essendo la piattaforma preferita per progettare ogni parte standard stampata in 3D».