La evolución del exoesqueleto, hacia una mayor flexibilidad

La ciencia ficción ha dejado grandes ideas a poner en práctica por las tecnologías pioneras. Este es el caso del exoesqueleto, que aunque de primeras parece una idea futurista, ya lleva un tiempo evolucionando como medida tecnológica en la lucha de algunas patologías que no tienen cura.

La atrofia muscular espinal es una de esas enfermedades. De hecho, consiste en una de las afecciones neuromusculares degenerativas más graves de la infancia y, a pesar de ser poco frecuente, provoca altas cifras de mortalidad. Su origen es genético y la sintomatología se traduce en la debilidad muscular generalizada de manera progresiva. Concretamente, la pérdida de fuerza impide que los niños puedan caminar y, por este motivo, desarrollan a su vez otras complicaciones, como puede ser la escoliosis, osteoporosis e insuficiencia respiratoria, disminuyendo su calidad y esperanza de vida.

En este sentido, sistemas como el exoesqueleto han ido abriendo un camino a la solución de movilidad de aquellas personas que se ven afectadas por esta enfermedad. El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) desarrolló el primero del mundo dirigido, específicamente, a niños con atrofia muscular espinal. Un dispositivo de 12 kilos de peso y fabricado con aluminio y titanio para ayudar a caminal al paciente, en algunos casos por primera vez.

Se trata de una estructura que consiste en unos largos soportes que se ajustan y adaptan al niño desde sus piernas hasta su tronco, de forma que una serie de motores se encargan de imitar el funcionamiento del músculo humano en las articulaciones permitiéndole mantenerse en pie y caminar. El sistema lo completan una serie de sensores, un controlador de movimiento y una batería con cinco horas de autonomía.

Una alternativa que se adapta a cada niño pero que, como aspecto negativo principal, responde a un rango de edad de entre tres y 14 años. Y es que, tanto la existencia de cinco motores en cada pierna, cuya colocación implica una longitud mínima, y la dificultad de colaboración de los niños más pequeños, ha llevado a los investigadores a tener que poner un límite de edad mínima.

ÁMBITO WEARABLE

Por otra parte, el desarrollo de exoesqueletos se ha trasladado hasta el terreno wearable de la mano de la compañía estadounidense SRI Robotics, que con la colaboración de Darpa han logrado crear uno en la categoría “vestible” con el objetivo de mejorar la flexibilidad de este tipo de dispositivos.

De esta forma, Superflex, que es como se denomina el dispositivo, consigue un peso menor: tres kilogramos. El funcionamiento tiene lugar a partir de unos sensores que logran medir la frecuencia cardíaca del usuario y la posición de las articulaciones respecto de las otras. Así, cuando el usuario va a moverse, el sistema se adelanta y ofrece un impulso que le otorga fuerza al movimiento.

Además, el wearable está recubierto con un material, conocido bajo el nombre de “electrolaminants”, que favorece el cambio de forma de rígido a blando, lo que facilita por ejemplo, reducir el impacto de los golpes.

De momento, este traje robótico está indicado para ayudar a caminar, aunque se espera que en un futuro sea útil también para pacientes en rehabilitación por lesiones o para favorecer la movilidad a las personas mayores.



PROYECTOS FLEXIBLES Y LIGEROS

No obstante, para no tener que recurrir a una robótica rígida y pesada, que hasta ahora solo puede ayudar parcialmente en el proceso del movimiento porque no estimulan la activación de las piernas y resulta esencial para evitar atrofias, un consorcio internacional de investigadores, con la participación del CSIC, tiene previsto desarrollar un sistema que podrá llevarse bajo la ropa.

Se trata de un exoesqueleto llamado XoSoft que estará compuesto por sensores integrados en textiles avanzados y materiales inteligentes para crear articulaciones sensibles y con rigidez variable.

“Los sensores integrados transmitirán el movimiento y la intención del usuario a la unidad de control, que así determinará y proporcionará, mediante actuadores flexibles integrados en el textil, el nivel apropiado de ayuda dependiendo de las necesidades del usuario: apoyo, relajación o libertad de movimientos”, explica el investigador Eduardo Rocón, del Centro de Automática y Robótica de Madrid.

Las nueve organizaciones de siete países europeos integradas en esta cooperación público-privada puso en marcha este proyecto de investigación y desarrollo el pasado febrero con el objetivo de lograr el primer prototipo completamente funcional en 2019. El equipo consiste cinco grupos de investigación en robótica, bioingeniería, inteligencia ambiental y diseño.

Asimismo, incluye empresas y clínicas asociadas que proporcionan expertos en tecnología de rehabilitación, geriatría y aplicación de prótesis. La Unión Europea y Suiza ha destinado ya alrededor de 5,4 millones de euros a la financiación del presupuesto del proyecto.


Por su parte, el Wyss Institute, la división de investigación de ingeniería inspirada en la biología de la Universidad de Harvard, también ha creado otro exoesqueleto flexible con la misma intención, es decir, deshacerse de la rigidez y la pesadez optando por materiales blandos y elásticos.

En este caso, el dispositivo funcionaría a partir de un sistema de poleas y cables tensados para que las personas con problemas de movilidad pudieran andar. Para ello, la compañía ReWalk ya cuenta con un modelo rígido a la venta y ha cedido algunas patentes para hacer posible la comercialización futura de esta nueva alternativa flexible, la cual parece que no será posible hasta 2019.