Exoesqueletos

Si bien los exoesqueletos fueron creados como una herramienta de uso militar para que los soldados levantaran y transportaran mayor peso en sus tareas de campaña, actualmente esta tecnología está siendo desarrollada en beneficio de los civiles, principalmente para dar respuesta a los problemas de movilidad de millones de personas en el mundo como los pacientes parapléjicos. Así, robótica y medicina vuelven, una vez más, a darse la mano en beneficio de la humanidad.

Sin duda, teniendo su origen en el mundo castrense no es de extrañar que los proyectos de las compañías de defensa sean algunos de los más avanzados. Pero, a nivel mundial existen una serie de empresas de robótica dedicadas a desarrollar una ayuda técnica que permita a las personas afectadas por una discapacidad motriz a dejar de lado las sillas de ruedas para volver a caminar.

El desarrollo de exoesqueletos continúa avanzando, con modelos orientados principalmente a aplicaciones militares, industriales y de salud. Sin embargo, la producción es limitada y el costo de los mismos es excesivo pues algunos modelos cifran en más de 80 mil dólares. Se espera que a la larga esto vaya abaratándose.

¿Qué es un exoesqueleto?

Exoesqueleto mecánico o exoesqueleto robot es un armazón metálico externo que se colocan sobre los brazos, piernas y espalda de una persona con la idea de ayudarle a realizar ciertos movimientos o a soportar pesadas cargas. De esta manera, al usuario, andar le resultará posible y menos agotador o lo convertirá en una especie de superman permitiéndole además moverse con peso razonablemente.

Durante su funcionamiento, una serie de sensores biométricos detectan las señales nerviosas que el cerebro envía a los músculos de las extremidades cuando se va a comenzar a andar. La unidad de procesamiento del exoesqueleto responde entonces a estas señales, las procesa y hace actuar al exoesqueleto en una fracción de segundo. Por ello, se suele decir que un exoesqueleto es básicamente un "robot que se viste".

Estos trajes disponen de motores y articulaciones que pueden reproducir los movimientos que realizan los seres humanos con mayor fuerza y durante más tiempo.

Empresas como la japonesa "Cyberdyne" lanzaron "Hybrid Assistive Limb” (HAL); “Ekso Bionics”, marca estadounidense pionera de los exoesqueletos; o Rex, en Nueva Zelanda creada por ingenieros escoceses, están creando cada vez más modelos e incorporando innovaciones y en consecuencia permitiendo la reducción de costes del artilugio.

HAL

En esta línea, uno de los más avalados es el modelo HAL (Hybrid Assistive Limb) que recientemente recibió la certificación de calidad ISO.

Esta habilidad de HAL de moverse junto con un esqueleto biológico tendrá sin duda acogida tanto a nivel médico (para ayudar a ancianos y personas con problemas de movilidad), como a nivel industrial.

La empresa Cyberdyne es la responsable del proyecto HAL que ya en el año 2000 permitió a una persona volver a andar y, desde entonces, ha estado perfeccionando el sistema hasta convertirlo en un traje completo (originalmente eran un exoesqueleto que únicamente cubría las piernas) que se puede controlar mediante los propios impulsos nerviosos generados por el cerebro y que van hacia los músculos (colocando unos sensores en brazos y piernas para captar estas señales).

Se trata de un traje robótico que puede aumentar la fuerza del discapacitado de dos a 10 veces. Capta y hace lectura de las señales nerviosas que los músculos envían al cerebro por la vía "motoneuronal", que genera el movimiento del músculo propio como resultado. En ese instante, bioseñales débiles se pueden detectar en la superficie de la piel. El HAL toma esas señales mediante un sensor que se adjunta en la piel de los usuarios. Basado en las señales obtenidas, la unidad de poder da respuesta a las actividades cotidianas del que lo usa.

Definitivamente, HAL viene a ser un exoesqueleto de todos los días, pensado para las personas de la tercera edad y los discapacitados (ya que requiere una débil energía mínima). Tiene una variante, adaptable, que tiene entre otras funciones ayudar a aquellos que necesiten trasladar pesadas cargas, los recadistas, o cualquiera que por alguna razón quiera tener miembros biónicos. El traje, por suerte, no tiene contraindicaciones para el discapacitado, sólo el precio alto 4, 200 dólares para comprarlo.

Ekso Bionics

La compañía Ekso Bionics desarrolló el exoesqueleto EKSO, un dispositivo que se coloca sobre la ropa del usuario, permitiendo a los parapléjicos levantarse y caminar por sí mismos. Definido como un “dispositivo biónico portátil con inteligencia artificial”, el aparato está especialmente diseñado para personas entre 1,57 y 1,93 metros y permite flexionar las rodillas con objeto de caminar de forma natural, pudiendo alcanzar un máximo de tres kilómetros por hora. El aparato es bastante ligero (20 Kg.) gracias a su aleación mixta de acero y fibra de carbono; y dispone de una batería que le proporciona una autonomía de seis horas. El nuevo invento facilitará en gran medida la movilidad de personas con limitaciones físicas que deben trasladarse en silla de ruedas o con la ayuda de muletas.

Rex

En Nueva Zelanda, Rex Bionics, una empresa creada por los ingenieros Richard Little y Robert Irving, ofrece un producto realmente excepcional, un par de piernas mecánicas que le permiten a aquellos que perdieron la habilidad de caminar el poder ponerse de pie, andar unos pasos y subir y bajar escaleras.

Esta extensión corporal se llama Rex, el Exoesqueleto Robótico. Su desarrollo les costaron siete años a dos escoceses radicados en Nueva Zelanda y nació a partir del diagnóstico de esclerosis múltiple recibido por el propio Robert Irving y el hecho de que las madres de ambos estén en sillas de ruedas.

Cada una de estas unidades consta de más de 4.700 piezas y funciona con una batería recargable que le permite funcionar por dos horas de uso ininterrumpido. El usuario puede caminar sobre superficies estables y firmes, no así en lugares resbaladizos o de texturas accidentadas, Rex es operado a través de un joystick y un pad, cuyo dominio es alcanzado en dos semanas. Ello, desde luego, después de haber sido sometido a exámenes médicos que determinen si el paciente es apto para el uso de este exoesqueleto.

Ligeros, baratos e invisibles

La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (Darpa, por sus siglas en inglés), agencia del Departamento de Defensa de Estados Unidos tiene un programa de investigación, bajo el nombre Warrior We, en el que está desarrollando una nueva generación de los llamados exoesqueletos que son ligeros, baratos e invisibles. Una especie de trajes mecánicos, muy ligeros, que los combatientes pueden acoplarse bajo el traje para mejorar su fuerza, evitar esfuerzos innecesarios y, sobre todo, llevar mucho más armamento sin cansarse. Una aplicación en la que trabaja desde hace tiempo a través de varios prototipos, algunos similares a los vistos en películas como la oscarizada Avatar.
Económico y ligero

A diferencia de los anteriores exoesqueletos es que, por primera vez, sería muy barato de fabricar y muy ligero. El objetivo es que el soldado pueda llevar, sin esfuerzo, un equipo que ronde los 45 kilos de peso, sobre todo de armamento y material. Un peso que duplica el recomendado actualmente para cualquier infante en una operación normal.

Además, este nuevo exoesqueleto será invisible al enemigo ya que podría colocarse bajo el traje, para adaptarse a la perfección a la ergonomía de cada soldado. Gracias a sus sensores también detectará el riesgo de lesión del combatiente cuando esté realizando un esfuerzo intensivo, sobre todo en las articulaciones.

Precisamente, la alimentación de sus motores y sistemas eléctricos ha sido uno de los grandes impedimentos, por su gran tamaño y prestaciones, en el desarrollo de estos equipos. Un contratiempo que, al parecer, la Darpa habría conseguido solventar optimizando el software del equipo, que podría funcionar con un consumo de sólo 100 vatios.

Un nuevo modelo de exoesqueleto que podría complementar otros desarrollados por el Pentágono en los últimos años como el HULC, que permite correr a los infantes llevando hasta 80 kilos de peso, sin apenas cansarse.



Powered Jacket MK3

La empresa japonesa Sagawa Electronic desarrolló un exoesqueleto llamado Powered Jacket MK3 que está diseñada para correr con el usuario hasta manipular un huevo sin romperlo, ya que repite con exactitud los movimientos de la persona. Actualmente está a la venta por más de 123 mil dólares.

El aparato mide 2,5 metros de alto y pesa unos 25 kilos y es capaz de sostener a una persona adulta. Su marco principal está hecho de fibra de carbono, con una estructura híbrida de aluminio en aquellas zonas donde lo necesita. Posee un mecanismo de estabilización a la hora de caminar, que es lo suficientemente preciso y suave como para permitir una caminata acelerada , y el uso de escaleras.

Las manos del exoesqueleto cuentan con un control de fuerza tan delicado que habilita al piloto a manipular un huevo sin romperlo. El exoesqueleto ofrece una protección frontal para el piloto, que debe ser desplazada hacia arriba antes de subir.

Según especificaciones de fábrica, sólo puede levantar un peso de 15 kilogramos y además se recomienda usar su fuerza levantando no más de dos kilos para prolongar la vida del aparato.