Los exoesqueletos personalizados reducen el gasto energético al caminar
Un modelo creado con aprendizaje motor identifica el patrón optimo para cada usuario con un 24% de ahorro metabólico
Después de la creación de exoesqueletos que permitan caminar a los que no lo pueden hacer, quedaba pendiente el desarrollo de robots para llevar puestos que se adaptaran a las necesidades de cada individuo. Diferentes estudios indican que, como cada persona realiza movimientos naturales únicos, un modelo de talla única no funcionaría. Para solucionar ese problema, un equipo de científicos de centros de investigación de Estados Unidos y Singapur han creado un exoesqueleto para el tobillo que aprende los movimientos del usuario y crea un patrón óptimo individual para reducir el gasto metabólico al caminar.
El sistema está basado en un algoritmo que calcula el gasto de energía mientras el exoesqueleto, que soporta el tobillo del usuario durante la caminata, cambia sutilmente el patrón de asistencia, alterando el apoyo según los movimientos de rotación del tobillo, la velocidad de esa rotación y los movimientos de bajada y subida del pie. Los resultados del experimento, publicados este jueves en la revista Science, indican que en el transcurso de una hora de caminata con el exoesqueleto optimizado para ofrecer apoyo en apenas uno de los tobillos, 11 voluntarios registraron una reducción del 24% en el gasto de energía. Un voluntario que usó el aparato en los dos tobillos experimentó un ahorro energético del 33%.
"Al llevar el exoesqueleto en el tobillo, la sensación intuitiva de un usuario es que está siendo empujado adelante. En este momento, si el usuario sabe cómo trabajar con el empuje, es decir, cómo pedir prestada la fuerza del aparato, la energía que utiliza para caminar se reducirá", describe en un correo electrónico Juanjuan Zhang, la investigadora líder del estudio. Zhang señala que estos experimentos indican el potencial para un nuevo tipo de estudio de biomecánica, en el que la optimización de la actividad humana puede ser aprovechada para comparar los mejores resultados posibles para diferentes tipos de exoesqueleto.
Los científicos destacan en el estudio que los participantes que participaron en rondas adicionales de caminatas con el aparato tuvieron reducciones del gasto energético aún mayores. “Eso sugiere que los usuarios que siguen utilizando el exoesqueleto experimentan más adaptaciones individuales, lo que resulta en más optimización”, escriben. Phillipe Malcolm, experto en biomecánica que no ha participado en esa investigación, comenta que ese enfoque podría beneficiar a pacientes con movilidad reducida. "Dada la capacidad de mejorar la economía metabólica, el exoesqueleto podría ayudar a personas que sufran deterioro pulmonar, por ejemplo", dice. Malcolm añade que la investigación abre las puertas a múltiples aplicaciones en el desarrollo de la robótica portátil.
"Para las personas con discapacidad o movilidad reducida, esto es especialmente importante, ya que significa la capacidad de ser más autosuficiente. Esto es bueno no solo para la salud física y mental de ellos, sino que también promueve una rehabilitación más eficiente en caso de parálisis", sostiene Zhang.
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