Exoesqueletos Mecánicos.

Pequeña síntesis general del tema.

Antes de comenzar a hablar de lleno del tema, debemos indagar: ¿Qué es un

exoesqueleto?, y tomando de una fuente fidedigna escrita por el Dr. Gene Emmer,

Exo es una palabra griega que significa fuera. De manera opuesta al esqueleto

humano normal, el cual sostiene el cuerpo desde adentro, un exoesqueleto

sostiene al cuerpo desde afuera. Los exoesqueletos usualmente son diseñados

para permitir caminar o aumentar la fuerza y resistencia a las personas con

desordenes de movilidad.

Los exoesqueletos tienen varios componentes clave:

Marco: Usualmente hecho de materiales ligeros, el marco debe ser lo

suficientemente fuerte para sostener el peso del cuerpo así como el peso

del exoesqueleto y sus componentes. El marco también debe poder

sostener el cuerpo en su lugar de una manera segura sin el riesgo que

quien lo usa se caiga. El marco usualmente tiene una serie de uniones las

cuales coinciden con las uniones del cuerpo, en la cadera, la rodilla y

tobillo.

Baterías: Deben poder hacer funcionar el exoesqueleto la mayor parte del

día o ser fáciles de reemplazar para que las baterías agotadas puedan

quitarse fácilmente y ser reemplazadas con baterías cargadas durante el

día. Las baterías deben ser ligeras y pequeñas para que el exoesqueleto no

sea ni pesado ni voluminoso. Las baterías también deben ser de recarga

rápida para que el exoesqueleto esté listo para el siguiente día.

Sensores: Estos capturan la información sobre como el usuario desea

moverse. Los sensores pueden ser manuales, como una palanca, o pueden

ser eléctricos y detectar los impulsos fisiológicos generados por el cuerpo, o

los sensores pueden estar combinados con dispositivos como un control

remoto y un detector de movimiento que permite a quien lo usa cambiar el

movimiento de caminar a subir gradas. La información capturada por los

sensores es enviada a la computadora para ser analizada.

Controlador: Actúa como el cerebro del dispositivo, el controlador es una

computadora a bordo la cual toma la información capturada por los

sensores y controla a los actuadores. La computadora coordina a los

distintos actuadores en el exoesqueleto y permite al exoesqueleto y su

usuario, pararse, caminar, subir o descender.

Actuadores: Si el marco es como los huesos del cuerpo y el controlador el

cerebro, entonces los actuadores son como los músculos que ejercen el

movimiento. Los actuadores son usualmente motores eléctricos o

hidráulicos. Usando la energía de las baterías y la información enviada por

la computadora, los actuadores mueven el exoesqueleto y la persona que lo

usa.

Control de Balance y Paso: La mayoría de los exoesqueletos actuales no

ofrecen control de balance o paso. Los exoesqueletos actuales requieren

que el usuario tenga suficiente fuerza de la parte superior del cuerpo para

que el exoesqueleto y el usuario no se caigan. El balance de los

exoesqueletos actuales es usualmente controlado con el uso de muletas.

También, la mayoría de exoesqueletos en la actualidad no imitan el paso

humano normal. Caminar ha sido descrito como el “caer hacia delante de

manera controlada”. Con cada paso, lanzamos nuestros cuerpos hacia

adelante y movemos el otro pie para que nos reciba y evite que nuestros

cuerpos caigan al suelo. El paso humano normal se mueve de talón a pie y

de pie a punta cuando caminamos. Nuestro paso cambia cuando

caminamos hacia adelante o hacia atrás, o subimos una grada o bajamos

una colina. Los exoesqueletos de la actualidad no pueden imitar estas

funciones y son menos eficientes y menos cómodos. Los exoesqueletos del

futuro seguramente tendrán sistemas de control de balance integrados,

como giroscopios, para evitar que el usuario caiga y controles de paso

integrados los cuales imitaran el movimiento fisiológico humano normal.

La mayoría de los equipos existentes son utilizados para la rehabilitación, creando

una vestimenta “robótica” que permite a las personas con parálisis de miembros

inferiores ponerse de pie y caminar de nuevo. Los exoesqueletos restantes se

encuentran destinados a aumentar la fuerza del usuario, creando a un “hombre

superfuerte.”

Thomas Sugar, especialista en biónica, cree que los exoesqueletos médicos y

militaresganaran popularidad muy pronto, y en seguida llegar al ciudadano

común. “En los próximos cinco años vamos a ver más y más exoesqueletos por

ahí”, dice Sugar, un profesor de ingeniería en la Universidad de Arizona (EE.UU.).

Sin embargo, antes de convertirse en equipos comerciales, algunas dificultades

deben ser superadas. Por ejemplo, necesitan una batería lo suficientemente

potente como para alimentar estos exoesqueletos, y también que interpreten

correctamente la intención del usuario, de manera que el intento por caminar no se

convierta en una lucha contra la máquina.

Lockheed Martin HULC.

Se trata de un exoesqueleto diseñado para el campo de batalla, y su nombre

indica su función: Human Universal Load Carrier (HULC, o “portador de carga

universal humano” en portugués). Es capaz de transportar hasta 90 kg con sus

piernas de titanio, y permitir el movimiento libre del usuario.

De acuerdo con Lockheed, la empresa responsable de HULC, un soldado puede

marchar con plena carga a 4,8 km/h y correr brevemente a 16 km/h si se utiliza el

equipo.

El sistema está diseñado para reducir la tensión en las piernas y los músculos de

la espalda, que es la causa más común de lesiones entre los soldados, y viene

con “Lift Assist Device”, un dispositivo que permite al soldado levantar cargas

pesadas con la fuerza de dos o más hombres.

Cyberdyne HAL-5

El HAL fue noticia en 2011, durante el accidente de Fukushima, cuando la

compañía japonesa Cyberdyne presentó sus prendas de vestir robóticas como

protección en caso de accidentes en el futuro.

Aunque ningún modelo existente resistente a la radiación, el HAL-5 Type-B se

convirtió en el primer exoesqueleto robótico dirigido a recibir un certificado global

de seguridad. Según Cyberdyne, 330 exoesqueletos se han arrendado a los

hospitales de Japón, donde son utilizados por los pacientes con debilidad

muscular o deficiencias debidas a las fugas o daños en la columna vertebral.

La compañía cuenta de que tiene el primer “robot de tipo ciborg” ya que el sistema

interpreta las señales eléctricas débiles en la piel alrededor de los músculos

dañados y mueve las articulaciones motorizadas en respuesta a estas señales.

Muscle Suit de Kobalab

Científicos de la Universidad de Tokio están apostando a que pueden ganar la

competencia por un exoesqueleto superfuerte con un equipo que descarta a los

sistemas informáticos complejos.

El Muscle Suit de Kobayashi Labs sustituye a los actuadores electrónicos con

un sistema de “músculos artificiales” neumáticos inflables, para ayudar a las

enfermeras y los profesionales que atienden a pacientes de edad avanzada o

discapacitados.

Se invitó a los voluntarios a probar el traje, que actualmente permite al usuario

levantar fácilmente 50 kg, cargados con brazos fijos, como un montacargas

ambulante

X-1 de la NASA

¿Qué tal un exoesqueleto que sea capaz de inhibir los movimientos de alguien,

cómo nos ayuda? No suena como una buena idea en la Tierra, pero en el medio

ambiente sin resistencia del espacio, los astronautas de la NASA pueden

beneficiarse un poco de las dificultades para moverse.

El X-1, con 25 kg, está diseñado para ayudar a los astronautas a ejercitarse en

condiciones de microgravedad, y puede llegar a ser crucial para las misiones en el

espacio profundo. También puede mejorar la salud de la tripulación a bordo de la

Estación Espacial Internacional, y, potencialmente, en futuras misiones de larga

duración a asteroides distantes o Marte.

Por otra parte, estas piernas tienen la ventaja de ayudar al movimiento, con sus

cuatro articulaciones motorizadas, si se utiliza en la Tierra, pero en la actualidad

no se sabe si van a ser fabricados a gran escala.

Fuentes:edition.cnn.com/2013/05/22/tech/innovation/exoskeleton-robot-suit/index.htmlConsultado el 21 de Septiembre del 2013

http://www.exoesqueleto.com.es/iquestcoacutemo-funciona-un-exoesqueleto.htmlConsultado el 21 de Septiembre del 2013