Reparación de Exoesqueletos

Los exoesqueletos son wearables que mejoran o asisten el movimiento humano mediante interacción mecánica. Sirven para varios propósitos, incluyendo medicina (rehabilitación y asistencia), ocupacional (reducción de lesiones y mejora del rendimiento) y recreativo (apoyo a la actividad). Los exoesqueletos también pueden categorizarse según la parte del cuerpo o tarea, estructura (rígida o blanda) y otras características.

Los primeros exoesqueletos inventados por Nicholas Yagin.

Los primeros wearables que podrían considerarse exoesqueletos según los estándares modernos se desarrollaron entre mediados y finales del siglo XIX y el siglo XX, antes de que existiera el término «exoesqueleto». Muchos de estos primeros dispositivos se denominaban abrazaderas, soportes, podómetros o aparatos. Fueron diseñados para mejorar la postura, la movilidad y otras tareas físicas; sin embargo, la mayoría de estos dispositivos solo existieron como prototipos o conceptos, no se comercializaron y no tuvieron una adopción masiva.

Uno de los primeros exoesqueletos fue un aparato pasivo y rígido diseñado por el ingeniero ruso Nicholas Yagin en julio de 1889. Su propósito era mejorar la carrera, la marcha y el salto. Otro exoesqueleto desarrollado a principios del siglo XX fue un exoesqueleto blando propulsado por vapor creado por el inventor estadounidense Leslie Kelly. Este exoesqueleto tenía como objetivo mejorar la capacidad de carrera del usuario transmitiendo potencia mecánica a ligamentos creados artificialmente que corrían en paralelo a los músculos del usuario.

El desarrollo de la tecnología de exoesqueletos continuó a mediados del siglo XX, introduciendo nuevas posibilidades y desafíos en el desarrollo de tecnologías de asistencia para el aumento y la rehabilitación. Uno de los éxitos más destacados en tecnologías de exoesqueletos durante este tiempo fue el surgimiento de estabilizadores de cámara vestibles. Sin embargo, dado que apenas había mercado para los exoesqueletos en ese momento, la tecnología se convirtió en su propia categoría, pero tuvo éxito con una adopción generalizada durante la década de 1970.

Diagrama que muestra a un operador humano en el prototipo Hardiman I.

Durante este periodo, también se consideraron aplicaciones militares para la tecnología de exoesqueletos. En 1951, el Laboratorio de Investigación Balística (BRL) del Ejército de los Estados Unidos inició una investigación sobre un exoesqueleto motorizado diseñado para asistir a los soldados. En 1963, el investigador del BRL S. Zaroodny produjo una propuesta para un prototipo del exoesqueleto. Sin embargo, sigue siendo incierto si el prototipo fue creado realmente debido a los desafíos de ingeniería asociados con su desarrollo.

En la década de 1960, las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos y General Electric desarrollaron conjuntamente otro proyecto de exoesqueleto llamado Hardiman I. Este exoesqueleto estaba propulsado por un sistema servo bilateral hidromecánico que amplificaría la fuerza del usuario por un factor de 25. Esto significaba que levantar un objeto de 110 kg (240 lbs) se sentiría como 4.5 kg (10 lbs), y podría levantar objetos de hasta 340 kg (750 lbs). Hardiman I también incluía una función llamada retroalimentación de fuerza, que permitía al usuario sentir la fuerza y los objetos que estaba manipulando. Sin embargo, Hardiman I tenía varias limitaciones de diseño que resultaron en que el proyecto fuera etiquetado como un fracaso total. Cualquier intento de usar el exoesqueleto completo resultaba en movimientos violentos e incontrolados, lo que hacía que los investigadores dudaran en encender la máquina con un operador humano dentro. Además de las complicaciones operativas, Hardiman I pesaba 680 kg (1500 lbs), y la función de retroalimentación de fuerza no funcionaba según lo previsto, resultando en la destrucción de cualquier objeto con el que interactuara.

Diagrama que muestra las características de diseño del exoesqueleto Pitman.

La tecnología de exoesqueletos continuó evolucionando en las décadas de 1980 y 1990, sirviendo como bancos de pruebas y prototipos exploratorios. Un concepto de exoesqueleto notable fue el Pitman, desarrollado por el Laboratorio Nacional de Los Álamos. El Pitman era una «armadura» motorizada de 227 kg (500 lbs) destinada principalmente a la infantería militar para conflictos de baja intensidad y operaciones antiterroristas. Presentaba una armadura compuesta de polímero de fibra de vidrio/cerámica y sensores de escaneo cerebral en el casco que controlaban el traje. Sin embargo, el Pitman nunca pasó de la fase de concepto inicial debido a su complejidad percibida e impracticabilidad en ese momento.

En el campo de la rehabilitación, se lograron avances significativos en la tecnología de exoesqueletos. Un ejemplo de ello es el exoesqueleto Lifesuit, un dispositivo de rehabilitación robótica diseñado para ayudar a personas con parálisis a realizar ejercicios de terapia destinados a recuperar la movilidad y aprender a caminar. Si bien los primeros Lifesuits estaban inicialmente conectados por cables, los diseños posteriores permitieron que fueran más portátiles, lo cual el inventor del Lifesuit, Monty Reed, utilizó para caminar en carreras públicas en carretera.

Desde el año 2000 en adelante, el enfoque en el campo de los exoesqueletos ha cambiado y se ha expandido, en parte debido a avances significativos en el diseño, la implementación y la adopción. El énfasis en exoesqueletos robóticos de aumento de cuerpo completo que mejoran drásticamente el rendimiento de una persona ha disminuido en favor de diseños más pequeños y sencillos para usos específicos. Los exoesqueletos modernos actúan como herramientas vestibles y ofrecen beneficios para tareas limitadas, como el soporte de tobillo para pacientes que han sufrido un derrame cerebral o soporte de hombro para trabajadores de líneas de montaje.

A principios del siglo XXI también se vio el surgimiento de nuevas categorías de exoesqueletos para usos recreativos, de investigación y educativos. Esto incluye productos de exoesqueletos para ayudar a los usuarios a caminar, correr, hacer senderismo e incluso esquiar.

• Página de Wikipedia sobre el Exoesqueleto