Cómo son los exoesqueletos que nos ayudarán a ser más que humanos

En las afueras de Pisa, Italia, en un cuarto trasero de un moderno bloque de cemento, una máquina espera a su operario. El dispositivo tiene brazos y piernas y está suspendido por cuerdas de un marco de metal. Como una especie de cordón umbilical, otra correa metálica está conectada a su espalda.

Después de unos controles finales, el ingeniero Gianluca se acerca la máquina, pone sus pies sobre los pies de metal y los sujeta con hebillas. También se adhiere al pecho de la estructura y coloca sus brazos en los brazos.

Con un dedo presiona un botón y la máquina cobra vida, las luces parpadean y sus articulaciones chirrían mientras se desplaza con cautela por el suelo.

La máquina se llama Body Extender y es desarrollada en el Laboratorio de Robótica Perceptual (Percro), que forma parte de la Esucela Superior Santa Ana, en Pisa.

Puede levantar 50 kilos con cada mano, puede ejercer 10 veces la fuerza del usuario aplicada a un objeto y sus creadores afirman que es el más complejo exoesqueleto creado hasta ahora.

"Este es el más complejo robot portátil que se haya construido en el mundo", dice Fabio Salsedo, quien lidera el proyecto. "Es un dispositivo capaz de realizar el seguimiento del movimiento complejo del cuerpo humano y también amplificar la fuerza del usuario".

La máquina tiene 22 grados de libertad, cada uno de ellos accionado por un motor eléctrico , y está formado por componentes modulares, lo que significa que el robot puede reconstruirse fácilmente para adaptarse a la demanda, dice su diseñador.

"Hay varias posibilidades de aplicación. Por ejemplo, si hace falta montar un producto muy complejo como un avión, esta máquina es muy flexible. Puede levantar un panel, girarlo y colocarlo en la posición correcta".

"Otra aplicación es el rescate de víctimas en caso de un terremoto. Se necesita algo muy flexible con para intervenir rápidamente, sin dañar a la víctima".

De la naturaleza al laboratorio

Los exoesqueletos, es decir, "esqueletos EXTERNOs", son comunes en la naturaleza. Los saltamontes, las cucarachas, los cangrejos y las langostas tienen exoesqueletos en lugar de un endoesqueleto interior como los humanos, proporcionando apoyo al cuerpo y protección contra depredadores.

Las tortugas tienen tanto un esqueleto interno como un exoesqueleto, el caparazón.

Los exoesqueletos robóticos o mecánicos podrían ofrecerles a los humanos el tipo de protección, apoyo y fuerza que ofrece la naturaleza.

El extensor del cuerpo es sólo uno de una serie de máquinas que investigadores y empresas están desarrollando o comercializados en todo el mundo.

Una subsidiaria de Panasonic recientemente dio a conocer su PowerLoader, que también puede levantar un total de 100 kilos y caminar a 8 kilómetros por hora. El plan es lanzar la máquina al mercado en 2015, para trabajos en fábricas o cualquier otra aplicación que el cliente quiera imaginar.

Otra empresa japonesa, Cyberdyne, ha desarrollado un brazo auxiliar híbrido o sistema de Hal, una gama de máquinas diseñadas para trabajos de rescate o para levantar peso en el lugar de trabajoy así evitar dañar la espalda del trabajador.

La aplicación militar de los exoesqueletos se hizo evidente rápidamente. La estadounidense Raytheon ha desarrollado el XOS 2 para soldados en el terreno, mientras que Lockheed Martin tiene el HULC, un exoesqueleto hidráulico que le permite al soldado llevar cargas de alrededor de 90 kg.

Luego están los usos médicos. La compañía israelí Argo Medical Technologies comercializa su dispositivo ReWalk para ayudar a las personas con discapacidad en los miembros inferiores a caminar en posición vertical usando muletas, mientras que Cyberdyne y EKSO Bionics -que desarrolló el HULC originalmente- ofrecen dispositivos similares.

La empresa suiza Hocoma ofrece un dispositivo terapéutico llamado Lokomat, unos pantalones robóticos que se usan sobre una cinta diseñada para ayudar a los pacientes con accidente cerebrovascular y otras afecciones a mejorar su caminar, mientras que investigadores holandeses desarrollaron un dispositivo similar.

Evolución

Chris Melhuish, director del Laboratorio de Robótica de Bristol, cree que los exoesqueletos tendrán un lugar en el futuro de la robótica en aquellos casos de aún se necesita a seres humanos para dirigir o controlar un dispositivo robótico o responder rápidamente a riesgos o cambios ambientales.

"Es una tecnología que está creciendo rápidamente y madurando", le explicó a la BBC. "El tipo de funcionalidad del exoesqueleto depende de lo que uno quiera que haga y en qué grado uno quiere que éste sea autónomo".

"Pueden tener una función médica reparadora, o ampliar las funciones humanas, como es el caso de los sistemas militares, los servicios de rescate o los de las fábricas, para mover objetos grandes o pesados".

Según Melhuish, los tres temas principales a desarrollar son los sistemas de control, los materiales y, sobre todo, los sistemas de energía. Es importante tener una fuente autónoma para no depender de cables.

"La evolución del exoesqueleto irá de la mano con la evolución de las baterías u otros sistemas de almacenamiento de alta densidad, además del desarrollo de materiales estructurales livianos".

Fabio Salsedo cree que los dispositivos médicos más sencillos se convertirán en algo común antes que los exoesqueletos de cuerpo completo.

"Todavía hay un problema con el equilibrio global de la máquina [Body Extender], es muy difícil en este momento garantizar que la máquina no se va a caer en un terreno irregular", le explicó a la BBC.

Rich Walker, de la Shadow Robot Company con sede en Londres, dijo a la BBC: "Los exoesqueletos tienen un papel muy importante en mantener a las personas de más edad activas y saludables por más tiempo, ya sea en el trabajo o en casa. Gran parte del esfuerzo japonés se centra en hacer de sistemas que puedan permitirlse a las personas mayores ayudar a sus cónyuges sin lesionarse ellos mismos".

Pero él está de acuerdo en que hay cuestiones de seguridad que superar con algunos de los dispositivos más complejos.

"La seguridad es fundamental para los robots que se colocan en el cuerpo. Hay un nuevo estándar ISO que cubre esto, pero todavía no hemos visto lo que ocurre cuando un exoesqueleto falla".

Neil Bowdler

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