EXOESQUELETOS

Qué son los exoesqueletos y cómo pueden ayudarnos a superar nuestras limitaciones humanas

I+D+i Emprendimiento

QUÉ ES UN EXOESQUELETO

Un exoesqueleto robótico es un dispositivo mecánico que viste un ser humano con determinados fines o aplicaciones, como servir de apoyo, o potenciar tecnológicamente las capacidades físicas de los seres humanos. Se considera que, por lo general, un exoesqueleto es un armazón mecánico duro dotado de articulaciones que permiten el movimiento del operador humano. 

Existen otro tipo de exoesqueletos que son más blandos y que se llevan sobre el cuerpo, apoyándose en el esqueleto interno del ser humano. De esta manera, se pueden transferir las fuerzas de los actuadores acoplados al cuerpo. Por tipos, se puede decir que los armazones de esta clase pueden ser antropomórficos o pseudo antropomórficos, dependiendo del grado de parecido que tengan con el cuerpo humano.

Otra clasificación la tenemos entre esqueletos motorizados y pasivos. El armazón motorizado puede utilizar actuadores hidráulicos, eléctricos, neumáticos, o de cualquier otro tipo. En cambio, un exoesqueleto pasivo no dispone de ningún tipo de motor, y sirve para proporcionar apoyo mecánico a las personas cuando están sentadas o de pie durante largos periodos, o ayudar a los movimientos utilizando un muelle para almacenar energía. 

Podemos decir que los exoesqueletos pasivos ayudan a realizar tareas que suponen cierto desgaste físico para las personas, pero sin aumentar, en sí, las capacidades humanas. Por otro lado, los esqueletos motorizados sí pueden clasificarse como de asistencia o de mejora. 

Los armazones de asistencia pueden ayudar a caminar a una persona discapacitada porque puede caminar por ella. Los exoesqueletos asistenciales tienen como función aliviar la carga física de determinada actividad. Por ejemplo, pueden aportar un porcentaje de la potencia necesaria para caminar, de manera que una persona necesite esforzarse menos para hacerlo. Es un concepto similar al de las bicicletas con motor eléctrico, que asiste al ciclista en las pendientes, de manera que éste puede seguir pedaleando con la misma potencia que en llano.

En cuanto a los exoesqueletos potenciadores, su función está más orientada al aumento de la fuerza del usuario para, por ejemplo, levantar grandes pesos con facilidad. También pueden ayudar a mejorar la resistencia física, ya sea caminando por más tiempo, o bien realizando tareas pesadas durante períodos más prolongados.

Los esqueletos motorizados pueden estar conectados a un ordenador de control y a un sistema hidráulico, por ejemplo, o ser completamente autónomos.

 VER INFOGRAFÍA: Diferentes tipos de exoesqueletos, aplicaciones y ventajas [PDF]

APLICACIONES PRINCIPALES: EN LA INDUSTRIA, EN LA SALUD 

Existen múltiples aplicaciones de este tipo de armazón mecánico. Van desde las aplicaciones industriales, pasando por las de salud y rehabilitación, e incluso las aplicaciones militares. 

Exoesqueletos de rehabilitación

Lo más habitual es que los exoesqueletos se utilicen en el sector de la salud y, en particular, en medicina para la rehabilitación. Es la idea original de los exoesqueletos: ayudar a personas que han sufrido algún tipo de accidente y necesitan volver a caminar o a desenvolverse con normalidad. Con el paso de los años, estos dispositivos han ido mejorando y se han optimizado de manera que puedan utilizarse más fácilmente. Este tipo de armazón de asistencia está especialmente pensado para ayudar a personas que han sufrido enfermedades como un ictus, por ejemplo, o que tienen algún tipo de lesión y necesitan ayuda para volver a caminar o fortalecer sus músculos.

Los exoesqueletos de rehabilitación ayudan a mantener el equilibrio y a mejorar la movilidad, facilitando la recuperación de los pacientes.

Exoesqueletos infantiles

Los exoesqueletos infantiles o pediátricos están pensados para niños con problemas de movilidad, como, por ejemplo, los afectados por atrofia muscular espinal (AME). Se trata de armazones adaptados al tamaño más menudo de los niños y que cubren sus necesidades hasta el punto de que, gracias a estos sistemas, los niños puedan conseguir andar por primera vez y son útiles en su neurorehabilitación. Existen muchos ejemplos, como Atlas 2030, un exoesqueleto para niños mayores de tres años, que soporta hasta 40 kilos como máximo.

Este exoesqueleto dispone de tendones, motores y articulaciones, gracias a los cuales los niños pueden ejecutar todo tipo de movimientos que son asistidos por el armazón. Gracias a estos dispositivos, muchos niños pueden dar sus primeros pasos y fortalecer su musculatura, y beneficiarse enormemente en otros aspectos como los cognitivos, sociales, lúdicos, de inclusión y, sobre todo, beneficios emocionales, tanto para el niño como para su familia.

Los exoesqueletos pediátricos están indicados para niños de entre los 4 y los 10 años con patologías como:

• Lesiones medulares.
• Parálisis cerebral.
• Atrofia muscular.
• Distrofia muscular.
• Miopatías.
• Otras enfermedades neuromusculares que causan debilidad global progresiva.

Exoesqueletos militares

Otro ámbito de aplicación de los exoesqueletos es el militar, ya que ayudan a disminuir la carga física de los soldados. Parece algo propio de la ciencia ficción, pero existen diferentes iniciativas en este sentido, como los prototipos desarrollados por DARPA a principios de siglo, o el traje ONYX de Lockheed Martin, cuyo objetivo es ayudar a los soldados a realizar tareas que requieren un uso intensivo de las rodillas, como atravesar terrenos difíciles. Se cree que estos exoesqueletos permitirán mejorar la protección y la carga física del soldado, pero también la carga cognitiva gracias al uso de sensores.

Exoesqueletos en la industria

Las fábricas y las cadenas de montaje, así como los almacenes, son lugares en los que un exoesqueleto puede aportar múltiples beneficios. Las tareas pesadas, repetitivas o que derivan en posturas forzadas pesan sobre los trabajadores, y por eso algunas empresas están incorporando armazones robóticos para el cuerpo completo o para extremidades. De esta manera, es posible liberarlos de las cargas pesadas, del esfuerzo excesivo, y también los hace más resistentes a las posturas forzadas a lo largo de la jornada laboral. Son soluciones que no están al alcance de cualquier empresa, dado que son muy costosas.

Otras aplicaciones de los exoesqueletos

Los exoesqueletos también tienen aplicación en tareas como el entrenamiento deportivo, ya que hacen posible focalizar los ejercicios en zonas concretas para potenciar el desarrollo muscular, la elasticidad y otros aspectos físicos; en la ayuda a personas con discapacidad, gracias a las lecturas sobre sensores biométricos que se traducen en asistencia al movimiento; o, incluso, en labores de rescate, al asistir a los rescatadores en las tareas de retirada de escombros, por poner unos pocos ejemplos.

CÓMO EVOLUCIONARÁN LOS EXOESQUELETOS

Los exoesqueletos forman parte del transhumanismo, un movimiento cultural e intelectual a nivel internacional, cuyo objetivo es transformar la condición humana mediante el desarrollo y fabricación de tecnologías que mejoren las capacidades humanas, tanto a nivel físico como psicológico o intelectual.

A pesar de las enormes ventajas que presentan los exoesqueletos, todavía han de superarse algunos retos importantes.

La potencia requerida para su funcionamiento

Es necesario que los exoesqueletos sean portátiles, o bien que no necesiten estar conectados físicamente a un sistema de alimentación fijo. Para que estos dispositivos sean viables, deben de ser completamente autónomos.

Sus fuentes de alimentación han de ser ligeras, fiables y duraderas, una combinación de requisitos difícil de conseguir a bajo coste. Es un caso similar al de las baterías de los coches eléctricos.

Coste

El elevado coste de estas unidades es una barrera significativa. En el caso de exoesqueletos médicos, hablamos de decenas de miles de euros por unidad, aún hablando de las opciones más asequibles. En la actualidad, sólo los centros médicos más avanzados y con mayores presupuestos, así como las grandes industrias pueden justificar esos gastos.

La robótica como servicio (SaaS) puede ser una vía que permita la democratización progresiva de estos ingenios para las aplicaciones industriales, pero para los usuarios con restricciones de movilidad, por ejemplo, es un modelo que presenta también ciertos problemas. Para la mayoría de estas personas los costes son prohibitivos.

Ergonomía, comodidad y amplitud de movimientos

La realidad es que, aunque los exoesqueletos ayuden a superar las barreras físicas de los seres humanos, no son nada cómodos. Pueden ser pesados, aunque alivien por sí mismos parte de este peso extra, y también incómodos. La forma en que se sujetan al cuerpo de los usuarios puede causar una fricción incómoda, incluso dolorosa. Esta es una barrera significativa ya que, a pesar de que evitan lesiones y permiten mejorar la productividad, son herramientas poco atractivas por lo engorroso de su uso.

Además, los exoesqueletos actuales tienen un rango de movimientos limitado, muy alejado de la variedad de movimientos de las articulaciones en las extremidades humanas, por lo que la movilidad de los usuarios al utilizar un exoesqueleto no refleja el movimiento natural.

Estos son los aspectos principales que deben mejorar para que este tipo de armazones de asistencia o de potenciación lleguen a ser soluciones universales al alcance de todos. Son las principales vías de desarrollo de una tecnología que podría llevarnos, como seres humanos, mucho más allá de nuestras capacidades físicas máximas.