Un nuevo exoesqueleto se adapta a cada forma de caminar

Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un aparato ortopédico que minimiza la energía empleada para caminar. La prótesis externa va acoplada al tobillo y aporta al usuario una asistencia personalizada que disminuye en un 24% el coste metabólico necesario para andar. Con los avances en este tipo de dispositivos, los expertos esperan mejorar las capacidades físicas de las personas, facilitando la realización de cualquier actividad. 

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. El dispositivo tiene en cuenta los movimientos de rotación, torsión máxima, elevación y caída del tobillo. Así, tras una hora de caminata, el sistema identifica cuáles son los patrones de apoyo que disminuyen la energía necesaria para realizar la actividad.

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%.

También comprobaron que los participantes que caminaron durante un tiempo adicional, aminoraron aun más el gasto energético. Así, los científicos sugieren que aumentar el tiempo de de uso optimiza el 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.

Referencia bibliográfica:
Juanjuan Zhang, et al. "Human-in-the-loop optimization of exoskeleton assistance during walking". Science. http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aal5054. (2017)