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miércoles, 20 de agosto de 2014

Exoesqueleto: el futuro más cerca.✿•°`*



La Robótica continúa ofreciendo ayudas para aquellos que están impedidos físicamente. Sea para acelerar la rehabilitación o para utilizarlos corrientemente, existe la disponibilidad de distintas soluciones, aunque sus precios resultan prohibitivos. Se espera que en un relativo corto plazo se bajen los costos y que las prestaciones sean todavía más espectaculares.

La literatura de Ciencia Ficción y el cómic tienen como tema recurrente la creación de superhombres o aquellos humanos comunes y corrientes que se valen de diversos ar-tilugios para incrementar su fortaleza exponencialmente, amén de contar con otras habilidades inalcanzables para el hombre en estado natural.
A su vez, la cinematografía de las últimas décadas ha producido algunas piezas notables con la misma temática. Basta citar un puñado de ellas: Robocop (Paul Verhoeven, 1987), la serie de Ironman (John Favreau, 2008 y sus secuelas) y Avatar (James Cameron, 2009).
La evolución de las órtesis y prótesis en los años recientes, sin alcanzar la espectacularidad de la ficción, en cambio, resulta muchísimo más útil para aquellos que tienen reducida la capacidad de movimiento o han sufrido amputaciones.
De aquellos aparatos llenos de metal y correas que se vieron, por ejemplo, después de la epidemia de poliomielitis de 1956 a otros, también mecánicos, con menor volumen y peso, más discretos pero limitados a la investigación y la producción de artefactos que no solamente sirven de soporte sino que ayudan al movimiento o directamente reemplazan los miembros perdidos, indudablemente que ha habido un salto cuantitativo en la búsqueda de recuperar las funciones perdidas.
Exoesqueletos
Aproximadamente el 1% de la población mundial se moviliza en sillas de ruedas, esto implica a 60 millones de personas.
Distintos problemas causan que semejante número de individuos no puedan moverse por sus propios medios. Las sillas, cada vez más sofisticadas, y el diseño de bastones y otras ayudas benefician y mucho, pero tienen sus limitaciones.
También existe una cantidad indeterminada de seres humanos que no pueden movilizarse autónomamente, ni siquiera con sillas y bastones, por lo que los desarrollos de la robótica abren una vía de esperanza para todos ellos, al suplir con complejos aparatos las dificultades que ellos experimentan.
En la actualidad, existen varios desarrollos de exoesqueletos, algunos de ellos en etapa experimental avanzada y otros que ya están a la venta.
Básicamente, se conforman por una estructura que, como su nombre lo indica, va por fuera (exo) del esqueleto y una serie de mecanismos alimentados por una batería que responden a las órdenes del cerebro a través de electrodos que transmiten los comandos del usuario o por otros medios y logran sostener la parte inferior del cuerpo y moverla.
Si bien la apariencia de estos objetos dista mucho de ser discreta, e incluso resultan voluminosos y lentos, además de que agregan un peso extra (pese a estar realizados con elementos livianos pero resistentes), parece un costo menor a pagar por la posibilidad de recuperar o lograr por primera vez el movimiento autónomo. Se cree que los desarrollos a futuro sobre la base de lo existente mejorarán varios de dichos aspectos.
Al menos hasta el momento, no existe un exoesqueleto que sea capaz de mantener el equilibrio por sí mismo, sino que el usuario debe controlarlo, por lo que debe disponer no solamente de movilidad en sus miembros superiores sino una cierta fortaleza física para mantener el balance. Se está trabajando para dotar a los exoesqueletos de un sistema de equilibrio propio, lo que los haría accesibles también para cuadripléjicos.
Por otro lado, el sujeto no camina como lo hace una persona sin impedimentos (esto es, por el movimiento articulado del pie y de la pierna), sino que se mueve lanzando el cuerpo hacia adelante, para inmediatamente adelantar una de sus extremidades para evitar la caída y así sucesivamente.

Proyecto Walk Again
Este es, quizás, el que más resonancia traerá a corto plazo, puesto que es posible que se presente al público en Brasil, en el inicio de la Copa del Mundo, y que una persona munida de un esqueleto externo pase de una silla de ruedas a dar el puntapié inicial. Es una posibilidad, todavía no se sabe si ello podrá ocurrir tal como está planeado.
Este desarrollo se realiza en el marco de la Universidad de Duke, en Durham, Carolina del Norte, EE.UU., que es una de las siete más importantes en ese país.
Liderado por un científico brasileño que forma parte del plantel de la Universidad, el Dr. Miguel Nicolelis, especialista en Neurología que lleva trabajando 10 años en el proyecto, nuclea a un grupo de investigación internacional que ha permitido sortear distintos desafíos que se presentan en elaboraciones tan complejas como la presente.
Ya en 2003, el laboratorio que dirige Nicolelis había demostrado que un primate era capaz de controlar un avatar (como en la película) computarizado de sí mismo mediante su actividad cerebral. A partir de ello, comenzaron a investigar la posibilidad de que una persona pudiera hacer lo propio con un exoesqueleto.
En la actualidad, hay ocho personas en entrenamiento para utilizar el “traje”. Durante un tiempo utilizaron un simulador, que reproducía las mismas condiciones que iban a hallar en la realidad.
Además del marco metálico sobre el que se asientan las distintas partes y los sistemas hidráulicos que inducen el movimiento, se conecta una gorra con electrodos a la cabeza de la persona, la que transmite las señales cerebrales a una computadora ubicada en una mochila en la espalda del usuario, la que decodifica las señales del cerebro y las transmite a las distintas partes para que operen en consecuencia. El sistema tiene, actualmente, una autonomía de dos horas.
Por otro lado, el complejo dispositivo también transmite señales del entorno al cerebro, esto es, sensaciones del ambiente. Sin ellas, el sujeto no podría saber la proximidad de los objetos (el suelo, por ejemplo, al caminar, lo que haría inviable su marcha). Para ello existen sensores en la piel artificial del robot, que también reproducen las sensaciones normales de la piel humana (tacto, calor, humedad, etc.). Esta parte del proyecto fue aportada por un grupo encabezado por Gordon Cheng y el mexicano Emmanuel Dean, desde la Universidad de Munich, quienes han bautizado a su piel sintética con el nombre de CellulARSkin.
A la empresa han contribuido muchas compañías de distintas partes del mundo, que han aportado, cada una desde su especialidad, las diferentes piezas que componen este prototipo.


Titan Arm
Se trata de un exoesqueleto liviano, diseñado para las extremidades superiores por un equipo de estudiantes de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Pennsylvania.
Mucho más modesto que el anterior, se adosa al brazo y se lo promociona como una ayuda para la rehabilitación para todos aquellos que, por distintas causas, han perdido la movilidad o la fuerza. Y, como incrementa la resistencia, también se lo puede utilizar para tareas que requieran mayor vigor en personas sin impedimentos, puesto que permite levantar casi 20 kilos más de lo que cualquier usuario podría normalmente.
Se compone de una estructura liviana con un sistema que permite el movimiento, conectado a un motor ubicado en la espalda del sujeto con un distribuidor del peso para que no resulte molesto, todo ello energizado por un set de baterías de litio que permite una autonomía de 24 horas. A su vez, también cuenta con sensores magnéticos en las articulaciones que es leído por un software para crear movimiento, lo que es operado por el propio usuario a través de su mano o también puede ser manejado remotamente, por lo que, si quien lo utiliza está limitado en la operación de la mano, de todas maneras puede utilizarse. Otra de sus ventajas es que puede iniciarse la recuperación inmediatamente.
El costo de este aparato liviano (menos de 9 kilos) ronda, en los EE.UU. los U$S 2.000.

Ekso
Al igual que Walk Again, este es un exoesqueleto que permite a quien lo use caminar por sus propios medios.
Complementado por bastones para lograr mantener el equilibrio, este complejo aparato actúa mecánicamente, esto es, el propio peso que el usuario deposita sobre alguna de sus piernas hace que los sensores disparen el movimiento que activa la marcha, ello por medio de motores energizados por una batería.
Además de aquellos que quieran utilizarlo como ayuda para caminar (quienes, según sus fabricantes, pueden ser hasta cuadripléjicos con mínima fuerza de brazos, hemiparésicos, víctimas de ACV, por daño en la espina dorsal traumático o por enfermedad, por daño cerebral, etc.), también resulta una ayuda en lo que respecta al inicio temprano de la rehabilitación, puesto que permite que el paciente se mueva ya desde la primera sesión.
Claro que lo que lo que puede desalentar las expectativas, al menos para su uso individual, es su precio, que en 2013 rondaba los U$S 100.000 por unidad en los EE.UU.

ReWalk
Se trata de un producto israelí, un exoesqueleto que, como los ya reseñados, permite volver a caminar.
Existen dos versiones: el de rehabilitación y el personal.
El primero está diseñado para ser utilizado en un centro de rehabilitación. Permite caminar, sentarse, pararse y subir y bajar escaleras. Los requisitos para poder utilizarlo son la capacidad de utilización de manos y hombros, puesto que se complementa con bastones, y poseer un sistema cardiovascular sano, además de una buena densidad ósea.
El personal es más liviano y fue pensado para su uso diario. Puede usarse en todo tipo de superficies y sus prestaciones son similares a las del otro modelo. Requiere un cierto tiempo de entrenamiento, y se adapta el aparato, que se alimenta por una batería recargable (8 hs de autonomía), a las características ergonómicas del usuario.
Es similar a Ekso, en cuanto a que se basa en sensores que interpretan el movimiento (en este caso, de la parte superior del cuerpo), y posee un control remoto que permite a la persona elegir el “modo” (caminar, subir escaleras, sentarse y pararse, etc.).
El modelo Personal, que se comercializa en Israel, EE.UU. y en algunos países europeos ronda los U$S 65.000. Para saber el costo exacto, según la locación, puede contactarse a la empresa que lo comercializa (contact@rewalk.com).

eLEGS (Exoskeleton Lower Extremity Gait System)
Liderada por el Dr. Homayoon Kazerooni, la cabeza científica, la empresa Berkeley Bionics, con sede en California, fabrica este aparato.
Este exoesqueleto se controla por medio de sensores de fuerza y de movimiento, que responden a los gestos humanos que se codifican y se transmiten a los motores por medio de una computadora.
Con un peso cercano a los 20 kg, la batería que alimenta el sistema permite una autonomía cercana a las 6 hs y permite al usuario caminar, sentarse, levantarse y estar parado durante un buen rato.
Los requisitos para poder utilizarlo son que la persona sea capaz de desplazarse en una silla de ruedas por sí mismo y que pueda trasladarse desde esta hasta un asiento común por su propio esfuerzo, tener una estatura de entre 1,58 y 1,95 m y no pesar más de 100 kg.
Respecto del precio en el mercado norteamericano, como en los demás casos, este no se publicita, pero las estimaciones lo ubicaban en el orden de los U$S 100.000.
HAL Exoesqueleton (Hybrid Assistive Limb)
Producido en Japón, se promociona como el primer robot cyborg (esto es, la unión de máquina con ser humano).
Aunque no sea conscientemente, cuando deseamos caminar nuestro cerebro emite el impulso eléctrico hacia los músculos (señal bioeléctrica). La computadora de HAL recibe esa información con los detectores que contactan con los músculos y las transforma en el movimiento deseado.
A su vez, ello provoca una retroalimentación con el cerebro, que va corrigiendo los errores y, con el uso, aprende cómo enviar los mensajes correctos para lograr el tipo de movilidad adecuado.
También puede conseguirse una peculiar cinta para caminar con soporte (HAL Tread, su nombre) que hace que el usuario pueda dar sus primeros pasos sin riesgos de caídas.
Sus usos están indicados para asistencia en rehabilitación, motricidad para quienes no pueden moverse por su cuenta e incluso para aumentar la fuerza de los trabajadores.
Hay tres modelos disponibles, el que solamente contiene las extremidades inferiores, el completo y aquel que puede usarse en uno o ambos brazos o simplemente para reforzar las articulaciones.
Se recomienda su utilización para personas con debilidad muscular.
Menos voluminoso que sus competidores (aunque más pesado, puesto que el completo ronda los 23 kg), permite un amplio rango de movimientos y posee una batería con una autonomía estimada en algo más de dos horas y media.
Puede alquilarse (en Japón y en algunos países de Europa) con un costo mensual de U$S 1.000, y también próximamente podrá adquirirse, aunque se desconoce a qué costo.

Rex (Robotic Exoesqueleton)
Este producto neozelandés es, quizá, el más modesto de todos, puesto que se opera mecánicamente, sin sistema electrónico ni computadora, sino por el movimiento de palancas.
Sin embargo, su rango de movimiento es uno de los más completos, puesto que además de pararse, caminar, subir y bajar escaleras, puede ayudar a dar la vuelta y a transitar planos inclinados.
Pesado (casi 40 kilos), no requiere de muletas, aunque sus desplazamientos son lentos (poco más de 3 metros por minuto).
Puede utilizarlo cualquier persona que pueda transferirse sin ayuda y que no tenga limitaciones motrices o de otro tipo para operar las palancas de comando. A su vez, la estatura debe hallarse entre 1,46 y 1,95 metros, con un peso inferior a los 100 kg y un ancho de caderas no superior a 38 cm.
Sus dos modelos, el de rehabilitación y el personal difieren en unos pocos aspectos, uno de los cuales es que el primero puede adaptarse a las características físicas de distintos pacientes, mientras que el personal sale de fábrica con las medidas ergonométricas adecuadas a su único usuario.
Es el único que cuenta con precio oficial y, también, el más caro de todos: U$S 150.000 más gastos de envío e impuestos y lo envían a cualquier parte del mundo.

Cierre
Al contemplar los precios de la mayor parte de los exoesqueletos, estos avances tecnológicos parecen, por el momento, fuera del alcance de la inmensa mayoría de sus posibles usuarios.
A ello contribuye que, lejos de fabricarse en serie, cada uno debe ajustarse a las características de quien vaya a usarlo y que muchas de las partes y piezas que los componen sean también específicas para cada uno y que se trata de construcciones de alta precisión técnica.
Por otro lado, para quienes no tienen impedimentos para caminar, la autonomía, la velocidad y el aspecto de los aparatos pueden parecer poco (o nada) espectaculares. Pero para los que se desplazan solamente en sillas de ruedas resulta un paso importante, además de por la autonomía de movimientos, porque les permite evitar las complicaciones que trae estar todo el tiempo sentados. Y quienes los utilicen para rehabilitación, estas ayudas les permitirá acortar los tiempos.
Sigue habiendo nuevos desarrollos en este campo que auguran mejores resultados y mayor autonomía. Y como sucedió con todas las novedades tecnológicas, quizá con el tiempo sus costos sean mucho más accesibles.

Ronaldo Pellegrini
Orientar, expandiendo Conciencias ♡.•°`*
Las imágenes y fotos que ilustran la nota, las he encontrado  en la web. (Internet). Si alguna es tuya y deseas que la retire, házmelo saber y si la deseas compartir, estaré encantada de darte el crédito. Gracias.•°`*


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