Exoesqueletos Mecánicos, en que se usan y cómo nos facilitan la vida

El exoesqueleto, como su prefijo lo indica (exo) se encuentra en el exterior y se usa para reforzar los cuerpos biológicos de humanos o animales. Son dispositivos que han extendido su uso a lo largo de estos últimos años y cada vez están más presentes en los diferentes sectores sociales e industriales. La complejidad, los costos y la ingeniería que está detrás de estos dispositivos ha limitado la evolución y el desarrollo de modelos más ligeros y funcionales.

Los exoesqueletos están compuestos por estructuras metálicas y no metálicas de alta resistencia. Fibra de carbono o aleaciones de aluminio, ligeras y resistentes, se diseñan para que se ajusten a nuestro cuerpo manteniendo o aumentando la fortaleza.

Actualmente, la utilización de los exoesqueletos se centra en los sectores industrial y social. La industria militar tiene particular interés en este tipo de dispositivos y aunque hoy en día se vean soldados utilizándolos, puede que en un futuro próximo los exoesqueletos sean algo muy común en el sector armamentístico.

Ingeniería de los Exoesqueletos

Los exoesqueletos son mecanismos de alta complejidad, integrados por sensores y circuitos biométricos que controlan todos los parámetros que interactúan con el «portador´´. Al estar interconectados, detectan todos los impulsos nerviosos para predecir sus movimientos y ajustar la fuerza, aceleración y equilibrio. Uno de los parámetros más importantes a medir es el equilibrio o balance del exoesqueleto, lo que permite mantener una postura siempre erguida.

Las articulaciones o parte mecánica, están compuestas por potentes actuadores mecánicos e hidráulicos que al recibir la señal de los sensores aplican un movimiento similar al que el usuario pretende realizar. Para que todo esto se lleve a cabo, es necesario una batería ligera y potente, que nos permita evitar excesos de peso o volúmenes innecesarios. Aquí es donde se ha encontrado uno de los grandes talones de Aquiles de estos dispositivos, las baterías actuales tienen una relación capacidad-peso muy alejada a las necesidades demandadas.

Exoesqueletos sin batería

Diseños de última generación eliminan el uso de baterías, sus revolucionarios diseños aprovechan los propios movimientos del usuario para recargarse, y son capaces de absorber hasta el 50% de los esfuerzos a los que se someten. Este sistema garantizarían que no necesitemos grandes baterías para su funcionamiento y que podamos utilizarlo durante largos periodos de tiempo.

Lograr que los exoesqueletos no dependan de sistemas de recarga es uno de los objetivos más ambiciosos de los investigadores. Se necesita evitar sistemas electrónicos, hidráulicos, etc para lograr que los exoesqueletos sean mayormente mecánicos e independientes.

Exoesqueletos y los Riesgos Laborales

Cada vez son más las empresas que lo utilizan para aliviar los esfuerzos de los trabajadores y así reducir los riesgos laborales. Dolor lumbar, dorsal o en las articulaciones, ya que estas son los más comunes en las lesiones laborales. El exoesqueleto es capaz de absorber gran parte de los esfuerzos a los que se somete una persona al cargar algún objeto pesado.

Los trabajadores que utilizan exoesqueletos ven reducida en gran medida las lesiones o el cansancio, lo que beneficia el rendimiento laboral. Se ha logrado demostrar que con los exoesqueletos los trabajadores reducen su actividad muscular en la espalda hasta en un 50%, aliviando considerablemente el esfuerzo en las vértebras.

Exoesqueletos en la Medicina

No solo en el sector productivo podemos ver este tipo de dispositivos. El sector de la salud ha obtenido grandes avances utilizando los exoesqueletos en la rehabilitación de pacientes con incapacidad motora. La medicina ha demostrado en sobradas ocasiones los beneficios que aporta a los trabajadores y a los pacientes esta tecnología.

Los exoesqueletos tienen un gran potencial en el ámbito de la medicina, especialmente para mejorar la movilidad y la calidad de vida de las personas con discapacidad o lesiones graves. Algunos ejemplos de cómo se pueden utilizar los exoesqueletos en medicina incluyen:

• Ayudar a las personas con parálisis a caminar de nuevo: Los exoesqueletos pueden proporcionar el soporte y la movilidad necesarios para permitir que las personas con parálisis de cintura para abajo caminen de nuevo.
• Mejorar la fuerza y la resistencia: Los exoesqueletos también pueden ser utilizados para ayudar a las personas con discapacidad a realizar tareas que requieren fuerza o resistencia, como levantar objetos pesados o moverse por terrenos accidentados.
• Rehabilitación: Los exoesqueletos también pueden ser utilizados en la rehabilitación de pacientes con lesiones o enfermedades que han afectado su movilidad. Los exoesqueletos pueden proporcionar el soporte y la resistencia necesarios para permitir que los pacientes realicen ejercicios de fortalecimiento y movilidad.
• Asistencia en el hogar: Los exoesqueletos también pueden ser utilizados por personas mayores o con discapacidad para mejorar su movilidad y autonomía en el hogar.

Investigación para desarrollar nuevos exoesqueletos

Es de vital importancia impulsar la investigación en esta área para lograr avances significativos. Es imprescindible desarrollar exoesqueletos innovadores que combinen una mayor eficiencia con una menor carga económica, de modo que se abran oportunidades para aquellos con movilidad limitada, por poner solo un ejemplo. Actualmente, el coste de un exoesqueleto puede oscilar entre los 50.000 y los, 150.000 euros, una cifra que lamentablemente está fuera del alcance de muchos.

Resulta imperativo buscar soluciones que permitan reducir el precio de estos dispositivos sin comprometer su calidad y rendimiento. Esto podría lograrse mediante una mayor inversión en investigación y desarrollo, que conduzca a mejoras tecnológicas y procesos de producción más eficientes. Además, una colaboración estrecha entre instituciones académicas, industrias y organizaciones sin fines de lucro podría favorecer el acceso a exoesqueletos a un mayor número de personas necesitadas.

No solo se trata de hacer los exoesqueletos más asequibles, sino también de adaptarlos para satisfacer las necesidades específicas de cada individuo. La personalización y el enfoque centrado en el usuario son aspectos cruciales para garantizar que los exoesqueletos sean verdaderamente útiles y cómodos para quienes los utilicen.

Si se logra avanzar en estas direcciones, podríamos vislumbrar un futuro en el que los exoesqueletos sean herramientas más accesibles y transformadoras para mejorar la calidad de vida de muchas personas con movilidad reducida. La investigación y el esfuerzo continuo en esta área representan una inversión en el bienestar y la inclusión de aquellos que enfrentan desafíos de movilidad.

Áreas de investigación relacionadas con los exoesqueletos:

1. Ergonomía y comodidad: Uno de los principales desafíos es garantizar que los exoesqueletos sean cómodos y ergonómicos para el usuario. Los investigadores buscan desarrollar diseños más ligeros, flexibles y ajustables que se adapten adecuadamente a diferentes tamaños y formas corporales.
2. Control y retroalimentación: Los exoesqueletos deben ser controlados de manera intuitiva y segura por el usuario. Se investiga el desarrollo de interfaces cerebro-máquina y sensores avanzados para captar las intenciones del usuario y permitir un control más natural de los dispositivos. Además, la retroalimentación háptica se está estudiando para proporcionar información táctil y mejorar la percepción del entorno.
3. Eficiencia energética: Es esencial que los exoesqueletos sean eficientes desde el punto de vista energético para garantizar una autonomía adecuada. La investigación se enfoca en el desarrollo de actuadores más eficientes, sistemas de almacenamiento de energía avanzados y estrategias de control inteligente para reducir el consumo de energía.
4. Aplicaciones médicas y de rehabilitación: Los exoesqueletos tienen un gran potencial en el campo médico, como la rehabilitación de pacientes con lesiones neuromusculares o para ayudar a personas con discapacidades a recuperar cierta movilidad. La investigación se centra en adaptar los exoesqueletos para necesidades específicas, mejorar la interacción con el cuerpo humano y acelerar el proceso de rehabilitación.
5. Robustez y seguridad: La seguridad es un factor crítico en el desarrollo de exoesqueletos. Los investigadores trabajan en mejorar la estabilidad, la resistencia y la seguridad de los dispositivos para evitar posibles riesgos de lesiones al usuario y garantizar un rendimiento confiable en diferentes condiciones ambientales y situaciones.
6. Aplicaciones industriales y militares: Los exoesqueletos también tienen un gran potencial en aplicaciones industriales para mejorar la productividad y reducir el riesgo de lesiones relacionadas con la ergonomía. Además, se exploran posibles aplicaciones militares para aumentar la resistencia y fuerza de los soldados en el campo de batalla.

Usos más comunes de los exoesqueletos mecánicos

Rehabilitación médica: Los exoesqueletos pueden utilizarse en la rehabilitación de personas con lesiones neuromusculares o enfermedades como la parálisis cerebral o la lesión de la médula espinal. Estos dispositivos ayudan a los pacientes a recuperar la movilidad y la fuerza en las extremidades afectadas, facilitando la rehabilitación y acelerando el proceso de recuperación.

Asistencia a trabajadores y reducción de lesiones laborales: En entornos industriales, los exoesqueletos pueden ser utilizados para ayudar a los trabajadores a llevar a cabo tareas físicas exigentes, como levantar objetos pesados o mantener posturas incómodas durante largos períodos de tiempo. Estos dispositivos pueden reducir el riesgo de lesiones relacionadas con el trabajo y mejorar la productividad.

Apoyo a personas con discapacidades: Los exoesqueletos pueden mejorar la calidad de vida de las personas con discapacidades físicas, permitiéndoles caminar, mantener el equilibrio y realizar actividades diarias que de otra manera serían difíciles o imposibles. Estos dispositivos pueden proporcionar una mayor independencia y autonomía a las personas con discapacidades.

Potenciación humana: Algunos exoesqueletos están diseñados para aumentar la fuerza y la resistencia humana. Estos dispositivos son utilizados en aplicaciones militares, como el transporte de cargas pesadas, o en actividades deportivas, como el levantamiento de pesas. Los exoesqueletos pueden mejorar las capacidades físicas de los usuarios y permitirles realizar tareas que estarían más allá de sus capacidades naturales.

Apoyo a los ancianos: Los exoesqueletos pueden ser utilizados para ayudar a los adultos mayores a mantener la movilidad y la independencia a medida que envejecen. Estos dispositivos pueden reducir el riesgo de caídas, mejorar la estabilidad y proporcionar asistencia física durante las actividades diarias, como caminar o levantarse de una silla.