El traje exoesqueleto multiarticular consiste en componentes en la cintura, muslos y pantorrillas que guían las fuerzas mecánicas desde un sistema de accionamiento móvil optimizado.
Todo esto sujeto desde una mochila a través de cables hasta las articulaciones del tobillo y la cadera. Además, un nuevo método de ajuste ayuda a personalizar los efectos del traje a los movimientos específicos del usuario.
En el futuro, los exoesqueletos robóticos blandos basados en textiles inteligentes podrían ser usados por soldados, bomberos y rescatistas para ayudarlos a atravesar terrenos difíciles y llegar fácilemente a sus destinos para que puedan realizar sus tareas respectivas de manera más efectiva.Estamos desarrollando robots portátiles de próxima generación que utilizan textiles innovadores para proporcionar un medio más conforme, discreto y compatible para interactuar con el cuerpo humano.
También podrían convertirse en un medio poderoso para mejorar la movilidad y la calidad de vida de las personas que padecen trastornos neurodegenerativos y para personas de mayor edad.
En el Instituto Wyss de Ingeniería Biológica de la Universidad de Harvard y la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard (SEAS) han estado a la vanguardia en el desarrollo de diferentes dispositivos robóticos portátiles que apoyan la movilidad aplicando fuerzas mecánicas a articulaciones críticas del cuerpo.
SEAS de Harvard define a sus “exoesqueletos suaves” como:
Estamos desarrollando robots portátiles de próxima generación que utilizan textiles innovadores para proporcionar un medio más conforme, discreto y compatible para interactuar con el cuerpo humano.
Debido a su potencial para mejorar el rendimiento de los soldados en el campo, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) financió los esfuerzos del equipo como parte de su antiguo programa Warrior Web.
Si bien los investigadores han demostrado que las versiones de exoesqueletos blandos basadas en laboratorio pueden proporcionar beneficios claros a los usuarios, permitiéndoles gastar menos energía mientras caminan y corren, el verdadero reto es implementarlos para que sean adecuados para su uso en el mundo real.
Ahora, en un estudio reportado en las actas de la Conferencia Internacional IEEE 2018 sobre Robótica y Automatización (ICRA), el equipo presentó su última generación de un exoesqueleto móvil multi-articulación, que se ha mejorado en todos los frentes y probado en el campo a través de terrenos irregulares.
Usando el mismo exoesqueleto en un segundo estudio publicado en la revista Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation (JNER), los investigadores desarrollaron un método de ajuste automático para personalizar su asistencia en función de cómo el cuerpo de un individuo está respondiendo a ella, y demostraron un ahorro significativo de energía.
El exoesqueleto suave multiarticular consiste en componentes textiles que se llevan en la cintura, los muslos y las pantorrillas. A través de un sistema de accionamiento móvil optimizado que se lleva puesto cerca de la cintura e integrado en una mochila militar, las fuerzas mecánicas se transmiten a través de cables que se guían a través de los componentes blandos del traje hasta las articulaciones del tobillo y la cadera.
De esta manera, el exoesqueleto agrega potencia a los tobillos y las caderas para ayudar con los movimientos de las piernas durante movilizaciones de larga distancia.
En el estudio de JNER, el equipo presentó un nuevo método de ajuste adecuado que utiliza sensores para optimizar la potencia positiva entregada en las articulaciones del tobillo.
Cuando un usuario comienza a caminar, el sistema mide la potencia y ajusta gradualmente los parámetros del controlador hasta que encuentra los que maximizan los efectos del exoesqueleto en función de la mecánica de la marcha individual del usuario. El método puede usarse como una medida proxy para mediciones de energía más elaboradas.
“Evaluamos los parámetros metabólicos en los siete participantes del estudio con exosuits que se sometieron al proceso de ajuste y encontramos que el método redujo el costo metabólico de caminar en aproximadamente un 14.8% en comparación con caminar sin el dispositivo y en un 22% en comparación con caminar con el dispositivo sin energía “, dijo Sangjun Lee, el primer autor de ambos estudios y un estudiante de posgrado con Walsh en SEAS.
