Durante décadas, los exoesqueletos robóticos han sido un elemento recurrente en la ciencia ficción, desde la imagen de Ellen Ripley manejando el Power Loader en 'Alien' hasta la cómica situación en la que George McFly utilizó una plataforma móvil en 'Regreso al futuro II' para evitar hacerse daño en la espalda. Sin embargo, estos dispositivos ahora están siendo desarrollados en el ámbito de la medicina con el objetivo de proporcionar asistencia real a los humanos en tareas físicamente exigentes, como la rehabilitación de pacientes con accidentes cerebrovasculares y la protección de trabajadores frente a posibles lesiones laborales.
Hasta el momento, los exoesqueletos robóticos han requerido una calibración meticulosa y ajustes específicos del contexto, limitando su uso principalmente a entornos de investigación. Sin embargo, los ingenieros mecánicos de Georgia Tech están desafiando esta limitación con un enfoque innovador que podría llevar la tecnología de los exoesqueletos a hogares, lugares de trabajo y más allá. Su método revolucionario no requiere entrenamiento, calibración, ni ajustes complicados de algoritmos, permitiendo a los usuarios simplemente ponerse el exoesqueleto y estar listos para usarlo.
Este equipo de investigadores, liderado por Aaron Young, profesor asociado de Ingeniería Mecánica, ha desarrollado un enfoque universal para controlar exoesqueletos robóticos utilizando inteligencia artificial, específicamente aprendizaje profundo, para ajustar de forma autónoma la asistencia proporcionada por el exoesqueleto. Este "marco de control unificado" ha demostrado ser altamente efectivo en una variedad de actividades, desde caminar hasta subir escaleras o rampas, sin la necesidad de cambiar los ajustes para cada tarea.
En su desarrollo se centraron en el aspecto humano, teniendo en cuenta cómo interactúan los músculos y las articulaciones en lugar de la actividad específica que se está realizando
“Lo bueno de este controlador es que se ajusta a la dinámica interna de cada persona sin ningún ajuste heurístico, lo cual es una gran diferencia con respecto al resto de trabajos en la materia. No hay ajustes específicos del tema ni cambios de parámetros para que funcione”, afirma Young.
A diferencia de los enfoques convencionales que se centran en clasificar el entorno para brindar asistencia adecuada, el equipo del Instituto de Tecnología de Georgia ha optado por centrarse en el aspecto humano, teniendo en cuenta cómo interactúan los músculos y las articulaciones en lugar de la actividad específica que se está realizando. Esto ha llevado a un diseño más versátil y adaptable de los exoesqueletos, que pueden proporcionar asistencia de manera más eficiente y natural en una variedad de situaciones.
"Dejamos de intentar agrupar el movimiento humano en lo que llamamos modos discretizados, como caminar en terreno nivelado o subir escaleras, porque el movimiento real es mucho más complicado", explica Dean Molinaro, autor principal del estudio y estudiante en el laboratorio de Young. “En lugar de eso, basamos nuestro controlador en la fisiología subyacente del usuario. Lo que el cuerpo esté haciendo en cualquier momento nos dirá todo lo que necesitamos saber sobre el medio ambiente. Luego utilizamos el aprendizaje automático esencialmente como traductor entre lo que miden los sensores en el exoesqueleto y los torques que generan los músculos”, añade.
Llevar este exoesqueleto no solo no es una carga adicional para los usuarios, sino que realmente les beneficia al hacer que sus movimientos sean más eficientes y menos cansados
El sistema desarrollado por este equipo ha demostrado reducir significativamente el esfuerzo metabólico y biomecánico de los usuarios, lo que se traduce en un menor consumo de energía y una menor carga sobre las articulaciones. Esto sugiere que llevar este exoesqueleto no solo no es una carga adicional para los usuarios, sino que realmente les beneficia al hacer que sus movimientos sean más eficientes y menos cansados.
Además de su aplicación en la industria y la rehabilitación médica, la tecnología de exoesqueletos robóticos también tiene el potencial de transformar la vida de personas con discapacidades físicas. El laboratorio de Young está explorando cómo esta tecnología puede ayudar a pacientes con accidentes cerebrovasculares a recuperar la movilidad y mejorar su calidad de vida.
La investigación en el laboratorio de Young no se limita solo a exoesqueletos, sino que también abarca el desarrollo de prótesis y sistemas de rehabilitación para personas con amputaciones y lesiones neurológicas. Desde el diseño de prótesis eléctricas que se adaptan y aprenden de la marcha del usuario hasta la integración de la robótica en terapias de rehabilitación pediátrica, el equipo está comprometido en encontrar soluciones innovadoras para mejorar la movilidad y la calidad de vida de las personas con discapacidades físicas.
Una de las participantes del estudio y amputada de una pierna, Stacey Rice, afirma que, gracias a esta nueva herramienta, necesita emplear un gasto de energía inferior en tareas tan cotidianas como andar: “Mientras estaba en la cinta me di cuenta de que no estaba usando tanta energía como si estuviera usando mi propia prótesis. Para mí tener ese banco de energía es enorme. Hay tanta energía que el cuerpo utiliza cuando eres un amputado y estás caminando. Reservar esa energía para sus actividades diarias permitirá a los amputados ser más activos durante el día”.
En definitiva, el trabajo realizado en el laboratorio de Young representa un paso significativo hacia la confirmación del potencial de la robótica portátil para mejorar la vida de las personas. Desde la asistencia en el trabajo hasta la rehabilitación médica y la integración de personas con discapacidades en la sociedad, la tecnología de exoesqueletos y prótesis robóticas ofrece una esperanza tangible para un futuro más inclusivo y accesible.