La inteligencia artificial está creando los mejores exoesqueletos

Un grupo de investigadores ha desarrollado un sistema de exoesqueleto que ofrece apoyo motriz personalizado para cada usuario. En voluntarios sanos, esta versión mejorada del exoesqueleto redujo la cantidad de energía que empleaban al caminar en un promedio de un 24 %, en comparación con la versión anterior del sistema, que no ofrecía apoyo motriz personalizado.

En las últimas décadas, un gran número de ingenieros y científicos han centrado sus investigaciones en crear aparatos de asistencia que mejoren el rendimiento locomotor humano, específicamente en términos de ahorro energético. El último prototipo –publicado en Science– es un exoesqueleto de tobillo y pie que reduce por debajo de los niveles normales el coste metabólico necesario para caminar.

Debido a que cada persona tiene diferentes rangos de movimiento, Juanjuan Zhang, autora principal de la investigación, junto con un equipo de investigadores de la Universidad de Carnegie Mellon (Pensilvania) han decidido crear un exoesqueleto que se adapte a los gestos de cada persona, facilitando la ejecución de acciones como andar, levantar peso o gastar menos energía en un proceso de rehabilitación.



Para mejorar el rendimiento de cada individuo cuando camina, los expertos han desarrollado un modelo en el que el exoesqueleto modifica su asistencia en función del gasto energético de cada persona. Gracias a la Inteligencia Artificial (IA), el dispositivo tiene en cuenta los movimientos de rotación, torsión máxima, elevación y caída del tobillo; con estos datos, tras una hora de caminata, el sistema identifica cuáles son los patrones de apoyo que disminuyen la energía necesaria para realizar la actividad.

Este diagrama muestra cómo se ajustó el mecanismo del exoesqueleto. Las líneas muestran cuándo fue activado el motor, en cada uno de los pasos, y con que fuerza tiró en el talón. Imagen: Science / Zhang et al.

Los exoesqueletos mejoraran las capacidades humanas

Los expertos probaron el dispositivo en 11 voluntarios sanos y observaron una reducción del 24% en la energía empleada para caminar. Además, a uno de los participantes le acoplaron una prótesis en cada tobillo, lo que redujo su coste metabólico hasta un 33%.

Curiosamente, los participantes que realizaron rondas de caminata adicionales con el aparato tuvieron una mayor reducción en el gasto energético, lo cual sugiere que los usuarios pueden experimentar sus propias adaptaciones sutiles, por lo que, a través de su uso, se lograría una mayor optimización del sistema.

Con los recientes avances, los ingenieros esperan fabricar exoesqueletos que reduzcan el coste metabólico y la actividad muscular de un mayor número de capacidades, como el equilibrio, la velocidad o la resistencia, optimizando la asistencia de estos aparatos en diferentes contextos.

El equipo de investigadores vaticina que la optimización de los dispositivos podría beneficiar a todo tipo de personas, desde individuos que quieren mejorar su movilidad a causa de problemas fisiológicos y enfermedades crónicas, hasta deportistas de élite.

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