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Uso de electromecánica para ayuda de discapacitados

El desarrollo de exoesqueletos robóticos ha permitido rehabilitar y reincorporar a personas con invalidez física. El 15% de la población mundial tiene alguna clase de imposibilidad, de acuerdo a la OMS.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

En el mundo existen más de mil millones de personas con alguna clase de discapacidad física, según datos al 2013 de la Organización Mundial de la Salud (OMS), y de esta cifra entre 110 y 190 millones tienen grandes dificultades para llevar una vida normal, y en ciertos grados requieren de ayuda externa para realizar sus actividades más básicas.

Uso de electromecánica para ayuda de discapacitados

En vista de que el 15% de la población mundial padece de alguna clase de disfuncionalidad corporal, diversos organismos no gubernamentales e inclusive de gobierno, han determinado que la tecnología es la clave para otorgarles un mejor modo de vida a este desprotegido sector social, pero esta buena voluntad se ve opacada con obstáculos bien arraigados hasta ahora como el costo de las prótesis convencionales y de lo que parece ser las escasas propuestas de tecnología para mitigar esta necesidad mundial.

Entre las soluciones se encuentra la robótica, que ha documentado importantes esfuerzos para otorgar a este grupo la oportunidad de reinsertarse a la sociedad como personas económicamente activas, con desarrollos como exoesqueletos y prótesis electromecánicas para alguna extremidad en específico pero a un costo más accesible.

En un ejemplo de cómo las labores de quienes participan en esta rama han propuesto soluciones fiables, es lo realizado por estudiantes de doctorado (Ph.D) del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en torno a una gama de prótesis de bajo costo que incluye extremidades superiores o inferiores diseñadas en 2013 con el objeto de auxiliar a pacientes en el fortalecimiento de sus músculos afectados, y a dotarlos de fuerza supernumeraria para que efectúen sus quehaceres sin ayuda de terceros.

La tecnología creada por los académicos es nombrada “Supernumerary Robotic Limbs” a raíz de su trabajo de tesis en la que demostraron que su tecnología es capaz de conferir fuerza sobrehumana a las personas con algún grado de incapacidad física, y lo más interesante de su proyecto es el bajo costo con el que fueron construidos debido al uso de componentes electromecánicos. En sus propuestas, los académicos discuten una solución potencial para el creciente número de personas discapacitadas.

Robótica médica
Faye Wu, estudiante de doctorado del MIT demuestra una prótesis electromecánica para dedos basada en su tecnología SRL. (Foto: MIT).
Su tecnología bajo las siglas de SRL confiere de fuerza de carga adicional a las extremidades donde se coloque, y en el documento que defendieron los estudiantes del MIT, se menciona sobre el beneficio para quienes tienen amputado algún miembro, y en segundo término, las habilidades extraordinarias que obtendrían las personas sin ninguna afectación física para incrementar el desempeño de ciertas actividades, por ejemplo, en trabajos donde se requiere de movimientos rutinarios.

Pero la fuerza aumentada no solo es el rasgo que fue aplaudido en la propuesta de los investigadores, también la manera en cómo desarrollaron la algoritmia de control para complementar la funcionalidad de las extremidades electromecánicas. La recopilación de información de los movimientos se determina a través de la trayectoria final de lo que el usuario pretende realizar, dígase si desea sostener un objeto, llevar a cabo ciclos constantes, o bien una operación con dos o tres movimientos y no más.

Una de las tecnologías ya materializadas como resultado de la aplicación del SRL del MIT, es un guante electromecánico que interpreta las acciones de la mano y se ocupa del agarre que llevaría al músculo del antebrazo para sostener objetos en una actividad cíclica, como es el clavar con un martillo. El mismo algoritmo de control descifra 2 ó 3 patrones de movimiento y con eso crea un reflejo de respuesta en el que se ofrece la ayuda de 2 ó 3 dedos adicionales.

“El sistema se armoniza al usuario tomando en cuenta que la sujeción y control de gesticulación variará entre las personas”, comenta el comunicado de prensa del MIT. “El dispositivo necesita trabajar naturalmente con cada usuario. Esta adaptación natural es similar a los sistemas de reconocimiento de voz que pueden mejorar su utilidad con el tiempo”, añade.

RoboGlove
RoboGlove es el nombre del guante con tecnología SRL del MIT que ayuda a sostener objetos sin forzar los músculos del portador en caso de períodos largos de sujeción y fuerza.

Al guante equipado con tecnología SRL se le llama RoboGlove, y como parte de su perfeccionamiento los científicos planean extender su potencia de agarre para los dedos, lo que dotaría de mayor fuerza y precisión a las personas con trabajos que los ocupan en tareas con grados significativos de delicadeza.

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Este guante es un exoesqueleto, y precisamente los exoesqueletos como su nombre lo indican, están siendo señalados como una fuente de provisión para la comunidad discapacitada en un formato externo, toda vez que no requiere de cirugías invasivas para su colocación.

Los exoesqueletos también forman parte de líneas de investigación para otros propósitos como el de inteligencia o aeroespacial, ya que científicos de la NASA han presentado exoesqueletos que permitirían a los astronautas incrementar los márgenes de precisión de sus misiones y expediciones para los siguientes años. En este sentido, los investigadores han aceptado que el éxito de los avances en materia de robótica y exoesqueletos tanto para fines aeroespaciales como comerciales para el desarrollo de prótesis médicas, ha sido gracias a los avances de la electromecánica, con componentes que resultan más ligeros, más precisos, potentes, eficientes de energía y por supuesto más económicos.

El RoboGlove está construido con actuadores lineales y su electrónica está situada en el codo, con lo cual no se expone a factores que lo pueden impactar, como sucede con otras soluciones en el mercado. Su programación es a partir del uso de sensores FPGA de retroalimentación que le confieren al sistema la flexibilidad de reacción y la adaptación necesaria conforme a los requerimientos del algoritmo de control. Como resultado, el guante robótico ofrece de 8 a 25 kilogramos de fuerza, o lo equivalente a 245 Newtons de fuerza.

No solo en extremidades

Pero las prótesis robóticas no solo tratan de resolver incapacidades de las extremidades como brazos y piernas, también comienzan a dispersarse a otras áreas más complejas del cuerpo, a través de recientes líneas de trabajo científico como las encabezadas por la empresa Not Impossible Labs, a cargo de su presidente general (CEO) Mike Ebeling, un brillante emprendedor dedicado a utilizar la tecnología para resolver disfuncionalidades físicas que aquejan a pacientes con enfermedades crónicas visuales.

Esta empresa dio a conocer su Proyecto Daniel y Eyewriter, durante su participación en la Feria Internacional de Ciencias e Ingenierías organizada por la compañía Intel Corporation, donde a través de una emotiva ponencia develaron su más reciente avance en materia de prótesis visual para pacientes con Esclerosis Amiotrófica Lateral o ALS o también llamada enfermedad de Lou Gehrig, una afectación que imposibilita las neuronas del cerebro y de la médula espinal para controlar movimientos de los músculos.

Exoesqueletos NASA
El exoesqueleto X1 de la Nasa llega a un peso de aproximadamente 25 kilogramos y pretende apoyar a los astronautas durante expediciones espaciales en un futuro.
En el caso de la prótesis Eyewriter, se describe como un sistema de bajo costo que permite a los pacientes con ALS utilizar sus ojos para comunicarse con otras personas. Este sistema utiliza unas gafas especiales equipadas con una cámara para monitorear los movimientos de los ojos y formar lectura de patrones ópticos que crean frases limitadas, pero que sirven de gran ayuda a los personas para transmitir palabras claves.

Lo más importante de este proyecto es que la empresa propone su plataforma como fuente abierta, para que los interesados de cualquier parte del mundo puedan aportar para mejorar esta tecnología.

Gran problema mundial

De acuerdo a los datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) “las personas con discapacidades conforman uno de los grupos más marginados del mundo. Esas personas presentan peores resultados sanitarios, obtienen resultados académicos más bajos, participan menos en la economía y registran tasas de pobreza más altas que las personas sin discapacidades.”

Ante este escenario oscuro que padece el 15% de la gente de todo el planeta, las autoridades sanitarias han puesto más atención para impulsar propuestas que ayuden a reinsertarlos a una vida económicamente productiva con la ayuda de innovación tecnológica.

“Hoy en día la discapacidad se considera una cuestión de derechos humanos. Las personas están discapacitadas por la sociedad, no sólo por sus cuerpos. Estos obstáculos se pueden superar si los gobiernos, las organizaciones no gubernamentales, los profesionales y las personas con discapacidad y sus familias trabajan en colaboración”, añade la OMS.

Electromecánica
Los componentes electromecánicos son pieza fundamental para permitir que cada vez más grupos científicos innoven sistemas protésicos más económicos.

En cuanto a los componentes electromecánicos, estos continúan siendo perfeccionados por los diversos fabricantes en la industria, y como resultado han permitido que los científicos utilicen esos módulos para elaborar sus mapas de desarrollo de sistemas robóticos como los del MIT o la empresa Not Impossible Labs, para diseñar prótesis o exoesqueletos para personas discapacitadas aun costo sumamente accesible.

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