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Universidad Autónoma de Nuevo León
Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Aplicación de las Tecnología de Información
Práctica No. 1
Semestre Ago.-Dic. 2017
Instructora: M.C. Mónica Alejandra Mireles Cano
Hora: V2
Salón: 3302
Grupo: 025
Matrícula Nombre Programa Educativo1821269 Ramiro Eduardo Cisneros Moreno IMTC1757276 Martín Ruiz Burciaga IMTC1729258 Armando Hernández Vega IMTC1889264 Lenin Parra Ortiz IMTC1889291 Juan Carlos Barragán Lizcano ITS
ContenidoIntroducción.................................................................................................................................1
Exoesqueleto................................................................................................................................2
Antecedentes...........................................................................................................................2
Componentes clave del exoesqueleto......................................................................................3
Exoesqueletos en el ámbito militar..........................................................................................4
Exoesqueletos en el ámbito medicinal...................................................................................10
Exoesqueleto en la industria..................................................................................................12
Exoesqueletos en américa latina............................................................................................14
El exoesqueleto en la cultura popular....................................................................................15
Porcentaje de personas en México con discapacidad que se pueden beneficiar de los exoesqueletos........................................................................................................................19
El exoesqueleto que no parece exoesqueleto........................................................................20
Evolución de los exoesqueletos..............................................................................................21
Exoesqueletos en el futuro.....................................................................................................25
Conclusiones..............................................................................................................................26
Referencias.................................................................................................................................26
Exoesqueletos 01/09/2017
Introducción1
El exoesqueleto (del griego ἔξω, éxō "exterior"
y σκελετός, skeletos "esqueleto"). Se conoce
como exoesqueleto a una estructura o
armazón rígida que protege el interior de
algunos animales en incluso permite moldear
y así forma a su cuerpo. Por tal razón, se
distribuye cubriendo la totalidad del cuerpo,
revistiendo además las patas y apéndices como las antenas.
La naturaleza constituye una fuente inagotable de inspiración para el desarrollo
de nuevas tecnologías, entre la que se incluye el diseño de exoesqueletos
robóticos para adaptarlos a partes del cuerpo, con la finalidad de compensar
fallas o deficiencias capaces de ocasionar discapacidad.
Exoesqueleto mecánico, exoesqueleto de potencia,
exoesqueleto robótico, también conocido como
servoarmadura, exomarco o exotraje, es una
maquina móvil consistente primariamente en un
armazón externo) comparable al exoesqueleto de
un insecto= que lleva puesto una persona y un
sistema de potencia de motores o hidráulicos que
proporciona al menos parte de la energía para el
movimiento de los miembros. Ayuda a moverse a su portador y a realizar cierto
tipo de actividades, como lo es cargar peso.
Durante su funcionamiento, una serie de sensores biométricos detectan las
señales nerviosas que el cerebro envía a los musculas de nuestras
extremidades cuando vamos a comenzar a andar. La unidad de procesamiento
del exoesqueleto responde entonces a estas señales, las procesa y hace
actuar al exoesqueleto en una fracción de segundo.
(Definiciónabc, s.f.)
1 Toda esta información mostrada a continuación fue sacada de internet.
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Estos exoesqueletos artificiales que se emplean principalmente para brindar
soporte y apoyo a la marcha, permitiendo que la persona que los usa llevar a
cabo acciones como caminar. Estos desarrollos aún0 se encuentran en fases
tempranas, sin embargo, son prometedores sobre todo para permitir la marcha
a niños o adultos afectados por enfermedades neurológicas actualmente
incurables, como la parálisis cerebral y la atrofia muscular espinal, que pueden
controlarse por impulsos originados en el cerebro.
ExoesqueletoAntecedentesEn el libro de Climent nos habla del
Oplomoclion de Hyeronunys Fabricius
d’Acquapendente, 1592. Un compendio
de férulas renacentista que puestas todas
juntas parecen una armadura donde
vemos la fantasmal ausencia de la
persona a la que deberían rodear. Es un fabuloso exoesqueleto del
renacimiento. El libro en el que aparece es la Opera Quirúrgica.
Este libro fue escrito tan solo unos años después de otro libro maravilloso, De
Arte Gymnastica de Hyeronimus Mercurialis que es también una referencia
importante. Estas férulas del Oplomoclion estaban hechas de cuero y de hierro,
hoy las tenemos de termoplásticos y materiales sintéticos hipoalergénicos,
antifúngicos e hidrófobos, más ligeras, más prácticas y desde luego
mejores. En la gimnasia de Hyeronimus Mercurialis
vemos poleas, cuerdas, pesos y contrapesos, en la
ortopedia de Hyeronunys Fabricius vemos resortes,
ruedas dentadas y diferentes tipos de cierres. Toda la
artesanía y la mecánica de la época. En el libro de
Climent también nos habla de Zander, 400 años
después la mecánica nos aporta algunas de las
máquinas de ejercicios más sorprendentes.
(Taringa, s.f.)
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Componentes clave del exoesqueletoMarco: Usualmente hecho de materiales ligeros, el marco debe ser lo suficientemente
fuerte para sostener el peso del cuerpo, así como el peso del exoesqueleto y
sus componentes. El marco también debe poder sostener el cuerpo en su lugar
de una manera segura sin el riesgo que quien lo usa se caiga. El marco
usualmente tiene una serie de uniones las cuales coinciden con las uniones del
cuerpo, en la cadera, la rodilla y tobillo.
Baterías:
Deben poder hacer funcionar el exoesqueleto la mayor parte del día o ser
fáciles de reemplazar para que las baterías agotadas puedan quitarse
fácilmente y ser reemplazadas con baterías cargadas durante el día. Las
baterías deben ser ligeras y pequeñas para que el exoesqueleto no sea ni
pesado ni voluminoso. Las baterías también deben ser de recarga rápida para
que el exoesqueleto esté listo para el siguiente día.
Sensores:
Estos capturan la información sobre como el usuario desea moverse. Los
sensores pueden ser manuales, como una palanca, o pueden ser eléctricos y
detectar los impulsos fisiológicos generados por el cuerpo, o los sensores
pueden estar combinados con dispositivos como un control remoto y un
detector de movimiento que permite a quien lo usa cambiar el movimiento de
caminar a subir gradas. La información capturada por los sensores es enviada
a la computadora para ser analizada.
Controlador:
Actúa como el cerebro del dispositivo, el controlador es una computadora a
bordo la cual toma la información capturada por los sensores y controla a los
actuadores. La computadora coordina a los distintos actuadores en el
exoesqueleto y permite al exoesqueleto y su usuario, pararse, caminar, subir o
descender.
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Actuadores:
Si el marco es como los huesos del cuerpo y el controlador el cerebro,
entonces los actuadores son como los músculos que ejercen el movimiento.
Los actuadores son usualmente motores eléctricos o hidráulicos. Usando la
energía de las baterías y la información enviada por la computadora, los
actuadores mueven el exoesqueleto y la persona que lo usa.
Control de Balance y Paso:
La mayoría de los exoesqueletos actuales no ofrecen control de balance o
paso. Los exoesqueletos actuales requieren que el usuario tenga suficiente
fuerza de la parte superior del cuerpo para que el exoesqueleto y el usuario no
se caigan. El balance de los exoesqueletos actuales es usualmente controlado
con el uso de muletas. También, la mayoría de exoesqueletos en la actualidad
no imitan el paso humano normal. Caminar ha sido descrito como el “caer hacia
delante de manera controlada”. Con cada paso, lanzamos nuestros cuerpos
hacia adelante y movemos el otro pie para que nos reciba y evite que nuestros
cuerpos caigan al suelo. El paso humano normal se mueve de talón a pie y de
pie a punta cuando caminamos. Nuestro paso cambia cuando caminamos
hacia adelante o hacia atrás, o subimos una grada o bajamos una colina. Los
exoesqueletos de la actualidad no pueden imitar estas funciones y son menos
eficientes y menos cómodos. Los exoesqueletos del futuro seguramente
tendrán sistemas de control de balance integrados, como giroscopios, para
evitar que el usuario caiga y controles de paso integrados los cuales imitaran el
movimiento fisiológico humano normal.
(Exoesqueleto, s.f.)
Exoesqueletos en el ámbito militarTodavía va a demorar bastante tiempo para conseguir una armadura como la
de “Iron Man”, pero los “exoesqueletos biónicos” ya están siendo probados y
utilizados.
La mayoría de los equipos existentes son utilizados para la rehabilitación,
creando una vestimenta “robótica” que permite a las personas con parálisis de
miembros inferiores ponerse de pie y caminar de nuevo. Los exoesqueletos
restantes se encuentran destinados a aumentar la fuerza del usuario, creando
a un “hombre superfuerte.”
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Thomas Sugar, especialista en biónica, cree que los exoesqueletos médicos y
militares ganaran popularidad muy pronto, y en seguida llegar al ciudadano
común. “En los próximos cinco años vamos a ver más y más exoesqueletos por
ahí”, dice Sugar, un profesor de ingeniería en la Universidad de Arizona
(EE.UU.).
Sin embargo, antes de convertirse en equipos comerciales, algunas dificultades
deben ser superadas. Por ejemplo, necesitan una batería lo suficientemente
potente como para alimentar estos exoesqueletos, y también que interpreten
correctamente la intención del usuario, de manera que el intento por caminar
no se convierta en una lucha contra la máquina.
Lockheed Martin HULC:
Hace poco vimos como un exoesqueleto podría devolver la movilidad a
aquellos que han perdido la habilidad de caminar, pero es evidente que los
avances en exosqueletos están más encaminados al uso militar, sobre todo
cuando la armada de Estados Unidos hace fuertes inversiones en este campo.
Lockheed Martin ha recibido un contrato de USD$1,100 millones por parte
del Centro de Sistemas para Soldados en Natick, Massachusetts, para que el
ejército de EE.UU. pruebe y evalué la próxima generación del exoesqueleto
robótico avanzado HULC (Human Universal Load Carrier), diseñado para
aumentar fuerza y resistencia en soldados, así como reducir las lesiones en el
transporte de carga.
“Las pruebas realizadas en el sistema
HULC de Lockheed Martin nos ayudará a
evaluar el estado actual de la tecnología”,
dijo David Audet, soldado del Ejército de
EE.UU. en el Centro de Ingeniería y
Desarrollo del Army Natick Soldier
Research.
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El sistema actualizado de HULC incluyen un control optimizado, mayor
duración de la batería (hasta 72 horas) y mejoras en su diseño. HULC está
diseñado para transferir el peso de las cargas pesadas al piso a través de las
piernas robóticas de un exoesqueleto, mientras que una microcomputadora
avanzada abordo asegura que se mueva de manera concertada con el
operador.
Los investigadores del Natick Soldier Center evaluarán como el funcionamiento
de HULC afecta el desempeño de los soldados. Además, las pruebas
biomecánicas medirán la energía gastada por un soldado cuando se utiliza el
HULC y las pruebas de laboratorio evaluarán la facilidad en que sus usuarios
aprenden a utilizar el sistema HULC, realizando varias cargas y moviéndose a
diferentes velocidades.
Cyberdyne HAL-5:
La empresa japonesa Cyberdyne Incorporated, inició hace cuatro años la
producción en masa de sus exoesqueletos HAL “Hybrid Assistive Limb“; los
que inicialmente sólo podían ser distribuidos en su país de origen, pero cuya
distribución a nivel mundial acaba de ser aprobada por el gobierno Japonés.
Cyberdyne Hybrid Assistive Limb,o simplemente HAL, es una especie de
exoesqueleto robótico (cualquier similitud a las
armaduras de Bubblegun Crysis o con la de Ironman
es pura coincidencia) controlado por la mente humana,
diseñado para ayudar al usuario a realizar
movimientos sin que este se vea limitado por el
cansancio muscular, aunque sin dudas su mayor
utilidad será ayudar a mejorar la calidad de vida de las
personas mayores de edad y a las que sufren de algún
tipo de discapacidad motora.
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HAL involucra varias secciones para diversas extremidades, las que operan de
forma independiente de la otra o en conjunto, lo que posibilita su venta en
partes, pudiéndose personalizar de acuerdo a las necesidades del usuario, el
que puede controlar cada una de las partes, por medio de sensores biométricos
en cada una de ellas, los que monitorean continuamente las señales eléctricas
emitidas por los músculos y nervios de sus usuarios (las que se generan al
moverse o pensar en moverse), para de forma casi instantánea poder
maniobrar las acciones del exoesqueleto de la forma deseada, de modo que
HAL haga todo el trabajo.
HAL ha tenido muy buena aceptación en muchas clínicas japonesas, pues han
alquilado 33 unidades a 150 hospitales, cada exoesqueleto HAL tiene un costo
de alquiler anual de US$ 1950; y un peso de 130 kilogramos, pero sus
creadores afirman que sus usuarios ni siquiera lo notaran.
Muscle Suit de Kobalab:
Ya hemos hablado en repetidas ocasiones de los exoesqueletos, desarrollos
basados en robótica que nos sirven de ayuda en ciertas circunstancias,
muchas de ellas dentro del campo de la medicina y salud, como soporte a
personas con algún problema de movilidad.
En esta ocasión, dentro del marco de la Global Robot Expo, hemos podido
conocer un interesante desarrollo que nos pone ante un traje de músculos
artificiales, pensado para usos dentro de fábricas o empresas donde los
trabajadores necesitan cargar peso, o bien, como asistencia a personas de
movilidad reducida.
'Muscle Suit' es una creación de Hiroshi
Kobayashi, catedrático en Ingeniería por la
Universidad de Ciencias de Tokio, y consiste
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en un traje que nos servirá de apoyo para la cadera, para así poder cargar
hasta 30 kilogramos de peso.
Su funcionamiento se basa en un grupo de cilindros forrados de nylon que en
su interior poseen una cámara de aire, capaz de obtener una fuerza de tracción
de hasta 200 kilogramos al ser inflada con aire comprimido, sirviendo, así como
una especie de "músculo artificial neumático".
Lamentablemente el sistema no es automático, es decir, no es capaz de
detectar cuando necesitaremos esa ayuda adicional, para ello, necesitaremos
activar el músculo artificial por medio de dos botones, además de que
necesitaremos conectar un sistema de aire comprimido. En resumen, nos
inclinaremos ante el objeto que necesitamos cargar, pero antes, debemos
presionar los botones para activar el sistema.
Su diseño fue pensado en un inicio para ayudar a personas con movilidad
reducida, como sistema de rehabilitación, pero debido a sus buenos resultados,
ahora no sólo sirve para curar lesiones, sino también para prevenirlas. Sus
principales usos están dentro de la industria de construcción, donde levantar
objetos pesados es parte de las tareas diarias, lo que ha traído sobre todo
lesiones en la espalda, de ahí la importancia de un traje de este tipo, que al día
de hoy sirve para ayudar a reducir este tipo de problemas laborales.
Adicional a esto, el músculo artificial que funciona a base de tecnología
neumática se puede usar en otro tipo de trajes, como por ejemplo para dar
fuerza a los brazos. De acuerdo a su creador, desde 2014 ha logrado
distribuir más de 1000 unidades de este tipo de exoesqueleto, y espera seguir
avanzado en su desarrollo para implementar mejoras, reducir costes y así
llegar a una mayor cantidad de usuarios.
X-1 de la NASA:
Con el objetivo de optimizar los viajes
espaciales, la NASA está creando un
exoesqueleto para ayudar a que los
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astronautas se mantengan en forma en el espacio, facilitándoles un
acondicionamiento físico en gravedad cero.
Lo sobresaliente es que además este dispositivo podría ser utilizado en tierra
para ayudar a los parapléjicos a dejar su silla de ruedas.
El exoesqueleto se llama X1 y fue creado con los esfuerzos conjuntos de La
NASA, el Florida Institute for Human & Machine Cognition e ingenieros de
Oceaneering Space Systems de Houston.
El dispositivo pesa alrededor de 26 kilos y tiene dos modos de uso: el modo de
inhibición, el cual está diseñado para que los astronautas en gravedad 0 se
ejerciten, mediante el suministro de resistencias contra el movimiento de las
piernas. Y un modo cooperativo que a su inversa dará apoyo a las
extremidades otorgándoles el soporte necesario para aquellas personas
incapacitadas para caminar.
“La robótica está jugando un papel clave en la Estación Espacial Internacional y
continuará siendo crítico a medida que avanzamos hacia la exploración
humana del espacio profundo”, dijo Michael Gazarik, director del Programa de
Tecnología Espacial de la NASA.
El X1 cuenta con un motor que mueve cuatro articulaciones, dos de la cadera y
ambas rodillas, y seis articulaciones pasivas que permiten eludir, girar y
flexionar los pies. Toda la maquinaria se coloca sobre las piernas con un arnés
que llega hasta la espalda y hombros.
“Lo que es extraordinario sobre la tecnología espacial y nuestro trabajo con
proyectos como este son las posibilidades inesperadas que tecnologías como
estas pueden tener aquí en la Tierra. Es emocionante ver que una tecnología
desarrollada por la NASA podría ayudar a las personas con necesidades
ambulatorias graves a caminar de nuevo, o incluso caminar por primera vez”,
agrego.
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Actualmente el X1 está en fase de investigación y desarrollo, donde el objetivo
principal es el diseño, la evaluación y la mejora de la tecnología.
Esperando que este dispositivo pueda mejorar la salud de la tripulación, tanto a
bordo de la estación espacial y durante las futuras misiones de larga duración a
un asteroide o Marte.
Mientras tanto aquí en la tierra el Florida Institute for Human & Machine
Cognition está interesado en el desarrollo y uso de X1 como un dispositivo de
asistencia de movilidad. Con lo que planean mejorar el diseño, añadiendo más
articulaciones activas tales como el tobillo y una cadera completa, lo que, a su
vez, aumentara los posibles usos para el dispositivo en el entorno médico.
(Hery, 2013)
Exoesqueletos en el ámbito medicinalRecientemente la Agencia del Medicamento
Estadounidense (FDA) autorizo
la comercialización de un prototipo de
exoesqueleto creado para mejorar la vida de
personas con paraplejia. El conocido
como ‘ReWalk’ ha revolucionado el concepto
de rehabilitación y supone un reto venidero para la fisioterapia.
Hablar de exoesqueletos parece contener tintes futuristas, sin embargo, las
primeras aproximaciones de dispositivos de este tipo cuentan con más de un
siglo de antiguedad; pueden encontrarse referencias de proyectos rusos o
americanos de principios del siglo XX. A pesar de ello, no será hasta la década
de los 60 cuando aparezca un modelo verdaderamente integrado con el
movimiento humano.Los exoesqueletos surgieron con un propósito de estado, en el ámbito militar.
EEUU los había concebido principalmente como un soporte para facilitar la
movilidad de las tropas a la hora de transportar objetos de elevado peso. La
autorización de la FDA responde a una nueva etapa derivada de la perfecta
conjunción entre medicina y robótica, y es una puerta abierta a posteriores
iniciativas.
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El Argo ReWalk es de origen israleí, ya se ha utilizado para llevar a la ex
quiropráctica Claire Lomas al libro de los Records.
Cinco años después de un accidente durante la conducción, Lomas quedó
paralizada del pecho hacia abajo, y se convirtió en la primera persona en
completar un maratón en un exoesqueleto biónico, en el Maratón de Londres
en mayo de 2012 con el ReWalk.
El ReWalk, permite a las personas con
lesiones de médula espinal volver a ponerse
de pie, ya es posible adquirirlos por la
módica cantidad de USD $ 65,000, y tiene,
según el fabricante, 220 usuarios
capacitados en todo el mundo.
El competidor EKSO Bionics también tiene un éxito similar, y afirma que ya se
han dado un millón de pasos con su robot de 23 kg, que debería ser lanzado en
una versión personal en 2014.
Pero este avance aún cuenta con ciertos impedimentos: una autonomía de
alimentación limitada, la necesidad de un acompañante en algunos casos o la
obligatoriedad del uso de muletas. Además, existen ciertas restricciones para
ciertos perfiles de usuarios y con determinados movimientos, como por ejemplo
en lo que a subir escaleras se refiere. A pesar de todo esto, la mayor traba es
su elevado coste.
Pero este esqueleto externo motorizado no es único en el mundo. España lleva
trabajando desde 2010 en un prototipo dentro del proyecto ‘Hyper’, un
interesante y completo dispositivo de rehabilitación que, según sus
desarrolladores, agrupa: exoesqueleto, estimulación eléctrica muscular, un
interfaz cerebro-ordenador (una especie de gorro que detecta la intención del
movimiento) y realidad virtual. Une, por lo tanto, cuatro tecnologías.
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La investigación en este campo pretende ir más allá y contempla la posibilidad
futura de instalar microchips en el cerebro que accionen el esqueleto externo,
respondiendo a una experiencia de comunicación muscular más real.
Hoy en día, la realidad del exoesqueleto supone una apuesta por proporcionar
independencia y esperanza a muchos pacientes con discapacidad, que ven en
él una puerta abierta para volver a andar. Un campo al que se enfrentarán los
fisioterapeutas de un futuro no tan lejano.
(Fisiofocus, 2014)
Exoesqueleto en la industriaHoy en día la tecnología está creciendo
exponencialmente y se está trabajando en ella para
hacer cada vez más práctica la vida del ser
humano. En lo que refiere de la tecnología
hablando de los exoesqueletos, los ingenieros y
científicos del mundo están desarrollando esta
tecnología para adaptarla a los seres humanos.
Este permitirá cargar hasta diez veces menos del
peso original, o lo que es lo mismo el asiento trasero de un coche antiguo, así
como trasladarlo. Tiene una estructura que se adapta al cuerpo humano y
además ayuda a mantener la postura erguida a la hora de levantar objetos,
proteger la espalda y evitar así problemas de salud, bajas por enfermedades o
jubilaciones adelantadas.
Los trabajadores dedicados a la industria de producción y montaje pueden
levantar hasta 10 toneladas de peso al día. Estas actividades suponen un
enorme esfuerzo físico para los trabajadores. Un ejemplo de esto son las
cadenas de desmontaje de vehículos. Esto son tareas que un robot no puede
realizar debido a su complejidad, ya que cada vehículo es distinto y conlleva
diferentes procedimientos de desmontaje. Sin embargo, los empleados a
menudo sufren de problemas de salud.
El exoesqueleto protege la espalada de los trabajadores, les ayuda a mantener
la postura y levantar los objetos mediante sensores y módulos. Estos
exoesqueletos ya existían en la medicina y el ejército, sin embargo, en esta
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ocasión se han unido doce centros de investigación de siete países distintos en
el proyecto Robo-Mate centrándolo en su uso para la fabricación.
El prototipo de exoesqueleto se compone de módulos para los brazos, tronco y
piernas. La función de los módulos para los brazos es ayudar a los
trabajadores a levantar la carga, reduciendo 10 veces el peso de esta.
El módulo del tronco está diseñado para proteger y estabilizar la espalda, así
como la columna vertebral ayudando a los trabajadores de mantener la espalda
recta cuando se llevan a cabo tareas de elevación y flexión. Los módulos de las
piernas ayudan en las tareas en cuclillas, ya que se endurecen y realizan la
función de asiento eliminando la tensión en los muslos.
La industria de la construcción de cargueros, una de las más competidas en el
mundo, actualmente se encuentra dominada por Corea del Sur; que ha
implementado el uso de robótica y tecnología de punta para mantener su
liderato, dando origen a los obreros del futuro: híbridos humanos/maquina.
Empresas como Daewoo están proporcionando a sus
empleados exoesqueletos que permiten levantar peso sin un esfuerzo físico
grave, ayudando a los trabajadores a levantar piezas de acero de hasta 30kg.
El exoesqueleto o ExoSuitempleado por Daewoo está hecho de una compleja
mezcla de fibra de carbono, aleaciones de aluminio y acero; funciona mediante
una mezcla de hidráulica y motores eléctricos que le dan a este traje un peso
de casi 28 kg.
No solamente los exoesqueletos son con fines en la industria para cargar
grandes piezas de acero o metales pesados, su aplicación en la industria
también es el ayudar a las personas inválidas, por ejemplo. Se calcula que en
todo el mundo hay aproximadamente 185 millones de personas que necesitan
una silla de ruedas a diario. Una empresa con sede en Auckland (Nueva
Zelanda) ha desarrollado una tecnología robótica que abre grandes
perspectivas para el futuro, ya que puede ayudar a aquellas personas que
padecen de limitaciones de movilidad a valerse de nuevo por sí mismas: el
exoesqueleto robótico de Rex Bionics. Los motores Maxon integrados
proporcionan a las extremidades un movimiento uniforme.
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¿Por qué un exoesqueleto? Un exoesqueleto sostiene al cuerpo de forma
externa. Los exoesqueletos se desarrollan para hacer posible que las personas
con limitaciones de movimiento puedan andar, lo que incrementa su fuerza y su
resistencia. Rex se ocupa de que estas personas puedan volver a ponerse en
pie, caminar, mantenerse de pie, girarse y sentarse por sí mismos. También es
posible realizar sin problemas movimientos laterales, subir escaleras y caminar
sobre superficies duras y planas, incluyendo pendientes ascendentes y
descendentes.
Si bien es cierto que las piernas biónicas no pueden sustituir completamente a
la silla de ruedas, también es verdad que sus usuarios vuelven a ser capaces,
por ejemplo, de llevar a cabo su trabajo de pie. Ya solo la posibilidad de volver
a mirar a una persona a la altura de los ojos durante una conversación es una
experiencia increíble para estas personas. “Mediante el empleo de una
sofisticada tecnología y una continua mejora de la funcionalidad, forma y
usabilidad, pretendemos llegar a la mayor cantidad de personas posible en
todo el mundo. Las reacciones que muestran los usuarios de Rex, con su
increíble carga de emocionalidad, nos alegran cada día y sirven de inspiración
para todo el equipo de Rex”, dice el cofundador Richard Little.
(M.V., 2015) (Diaz, 2015) (Maxonmotor, s.f.)
Exoesqueletos en américa latinaEn diciembre del año pasado, el Centro de Evaluación y Rehabilitación Biónica
y Robótica (Cerebro) presentó en México el ekso bionics o exoesqueleto, el
cual es un aparato de apoyo para simplificar, aumentar o mejorar la calidad de
vida de personas con impedimentos o discapacidades motrices en la marcha.
Marco Antonio Ireta, terapeuta de ese centro, indicó que el uso de esta prótesis
corporal está recomendado para quienes presentan debilidad de extremidades
inferiores o parálisis resultante de una lesión de la médula espinal con
deficiencia motora completa C7 o menor.
Entre las características físicas que deben tener los candidatos al uso de este
aparato están: una estatura mínima de 1.60 metros y máxima de 1.90 metros,
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pesar máximo 100 kilogramos y tener cerca del rango normal de movimiento en
las caderas, las rodillas y tobillos.
El único exoesqueleto que existe en América Latina se encuentra en Cerebro y
la primera paciente en usarlo es Laura Ramírez, de 29 años de edad, quien
tres años atrás tuvo un accidente vial y resultó con lesión medular completa.
(24horas, 2014)
El exoesqueleto en la cultura popular2
Iron Man: El genio en armas Tony Stark crea su propia
armadura que le permite convertirse en un superhéroe
Star Kid (1998): Un chico de séptimo
grado cuya vida cambia al estrellarse una
nave extraterrestre cerca de su casa,
Spencer Griffith decide ir a ver creyendo
que se trataba de un meteoro, al llegar al lugar descubre que la nave tenía
un extraño traje, el cual decidió probarse, descubriendo que se trataba de
una armadura capaz de aumentar las habilidades del usuario.
Crash Nebula: Dentro del mundo ficticio de los Padrinos
Mágicos, Crash Nebula es un personaje de televisión del
cual Timmy es fan, es un niño granjero normal que por
simple suerte logra salvarle la vida a una princesa
extraterrestre, hecho que le ganó un cupo en una escuela de guerreros
extraterrestres, en la cual roba una armadura de combate para salvar a una
compañera de estudios de un agujero negro, la cual después le es regalada por
su innata habilidad para controlarla y por descubrir una nueva fuente de
combustible para la misma, abono de su granja.
2 Cultura popular refiriéndose a videojuegos, películas y/o libros.
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Spartan 117: Dentro del universo ficticio de Halo tiene
fuerza sobrehumana y una gran capacidad de
razonamiento gracias a las modificaciones genéticas y a
su traje de combate MJOLNIR Mark VI, que le añade
todavía más fuerza.
En el videojuego Crysis, algunas
fuerzas especiales de los Estados
Unidos poseen "Nanotrajes", armaduras que
usan nanotecnología para distribuir
energía en 4 sistemas: Armadura (Mayor resistencia a daño), Velocidad
(Mayor velocidad, si se esprinta se avanza muchísimo más rápido), Fuerza
(Mayor salto, menor retroceso del arma) o Camuflaje óptico. Los coreanos
en el juego también poseen esa tecnología, pero a una escala mucho
menor.
Aceleradores Delta 6: Es el nombre que tienen los
costosos trajes que usan los guerreros G.I. Joe.
Servoarmadura: El icono de Warhammer 40k, los Marines espaciales, tanto
leales como traidores, son conocidos por utilizar
ampliamente servoarmaduras y armaduras de
exterminador (versiones más lentas y pesadas que las
servoarmaduras). Estas armaduras compuestas por
ceramita, plastiacero y adamantio ofrecen una protección
inigualable a su portador y agudizan sus sentidos, su
fuerza, su resistencia y velocidad.
Metal Gear Solid (Saga): En el primer juego de esta saga aparece
Gray Fox con un exoesqueleto que le permite hacer movimientos
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que un humano no puede hacer por sí solo y aparentar ser un ninja. En el
segundo juego es Olga Gurlukuvich quien lleva este exoesqueleto y, al igual
que Gray Fox, toma la apariencia de un cyborg ninja. Sin embargo, en el tercer
juego no aparece ninguno, al remontarse a la época de la Guerra Fría. En el
último juego vuelve a aparecer el exoesqueleto con Raiden quien sirve de
inspiración para el próximo Metal Gear Solid: Rising.
S.T.A.L.K.E.R.: Shadow of Chernobyl: En los tres episodios, el
exoesqueleto es una de las mejores armaduras del juego.
Power suit: en Metroid la cazarrecompensas Samus Aran tiene
como arma una armadura Chozo con un cañón y varias
habilidades más.
Elysium (2013): El personaje Max Da Costa (Matt Damon)
es expuesto a niveles peligrosos de radiación en un
accidente y se entera de que va a morir en cinco días,
debilitado busca llegar a Elysium, para lo cual tiene que
cumplir con un robo de datos que lleva a cabo mientras
porta un exoesqueleto de combate que lo mantiene de pie, le da fuerza y puede
almacenar los datos en una pequeña computadora.
Call of Duty: Advanced Warfare : Trata de un futuro
avanzado en el que los soldados usan el exoesqueleto
el cual permite dar grandes saltos, trepar muros,
camuflarse, usar escudos antidisturbios etc. por lo que
el exoesqueleto es fundamental durante todo el juego.
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Al filo del mañana : Es una película futurística en el cual una raza extraterrestre
invade la tierra, los soldados humanos usan
exoesqueletos para pelear contra los
extraterrestres.
Sledgehammer 44 : En el universo de Mike
Mignola, es un héroe que utilizaba un exotraje
llamado T.E.V. (Traje de Energía Vril), el cual
le permitía controlar una energía de más allá
de la vida, además de tener más fuerza,
resistencia y blindaje. También aparece en otros co mics del mismo autor,
como Lobster Johnson y el Prometeo de Hierro
Fallout : En la serie de juegos postapocalipticos Fallout,
la armadura más con relevancia y más potente son los
distintos tipos de Servoarmadura (Power armor en
inglés).
En la popular saga de videojuegos Half-Life, Gordon Freeman
utiliza un traje de protección llamado "Mark V", una armadura
que le permite llevar consigo gran cantidad de armas, le brinda
salud rápidamente al tomar MedPacks y protección contra daños
físicos, le permite correr más rápido de lo normal y que le brinda
herramientas como un zoom óptico, una linterna auto recargable
y que le protege de la radiación.
También le protege de impactos de armas (como balas,
proyectiles de plasma, misiles y granadas y ataques cuerpo a cuerpo) cuando
dicha armadura es recargada con energía obtenida de las tomas de corriente
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utilizadas por los soldados de la Alianza. Gordon viste este traje de protección
durante todo el juego.
(Wikipedia, s.f.)
Porcentaje de personas en México con discapacidad que se pueden beneficiar de los exoesqueletosLos datos de la siguiente tabla fueron conseguidos gracias a el censo del
INEGI realizado en México, esto nos da una clara percepción de la cantidad de
personas con discapacidades motrices3, a cuáles los exoesqueletos brindarían
a la sociedad mexicana y la cantidad inigualable que brindaría al Mundo una
vez que estos sean más accesibles para la población.
(INEGI, 2015)
El exoesqueleto que no parece exoesqueletoDato interesante. Una vez nos colocamos esta estructura de poco más de 3 kg
Kornbluh afirma que la sensación es la de llevar ropa normal, "pero cuando la
3 Condición de vida que afecta el control y movimiento del cuerpo, generando alteraciones en el desplazamiento, equilibrio, manipulación, habla y respiración de las personas que la padecen, limitando su desarrollo personal y social.
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0 a 14 años
15 a 29 años
30 a 59 años
60 a 84 años
85 y mas
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Por ciento de numero de personas con discapacidad motriz en Mexico .
Por ciento de numero de personas con discapacidad motriz .
Edad 85 y más 60 a 84 30 a 59 15 a 29 0 a 14
Porcentaje 8% 40% 32% 10% 9 %
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activamos, nos ofrece ese pequeño impulso" que ayuda al movimiento por
ejemplo a discapacitados o personas mayores.
El trabajo lo realizan músculos mecánicos artificiales que asumen la carga de
los nuestros y aumentan la capacidad natural de nuestro cuerpo.
De hecho, esos músculos pueden soportar 115 kilos de fuerza, pero cada uno
pesa tan solo 450 gramos.
El traje cuenta además con sensores de ritmo cardiaco y que también
monitoriza nuestras articulaciones para saber qué músculos son los que
necesitan más ayuda y cuándo. Kornbluh explica que, aunque de momento
solo se ofrece asistencia a la hora de caminar, versiones posteriores permitirán
también asistir en tareas como subir escaleras o superar obstáculos.
El traje está compuesto de los llamados 'electrolaminants', un material de bajo
coste muy ligero y que tiene esa capacidad de variar de forma. Se espera que
los trajes pronto estén disponibles en primer lugar para las personas mayores y
la gente que esté pasando por procesos de fisioterapia, y el precio rondará los
1.000 dólares.
Esta no es la única compañía interesada en el desarrollo de los exoesqueletos.
¿Te preguntas cómo imagina Panasonic nuestro futuro? Nosotros tenemos la
respuesta: lleno de exoesqueletos y robots que nos hagan la vida más fácil.
Como verás en el vídeo que tienes unas líneas más abajo, el fabricante
japonés ha querido dar a conocer su próximo catálogo robótico, desvelando
que ya anda trabajando por ejemplo en el desarrollo de útiles trajes robotizados
capaces de facilitarnos las tareas más pesadas (y de paso cuidar nuestra
salud) mientras que trabajamos.
Los Assist Suit y Ninja se encargarán de esta forma de otorgar superpoderes a
nuestra espalda o a nuestras piernas, respectivamente, ayudándonos a
levantar objetos pesados en un almacén o a escalar zonas complicadas. Power
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Loader, por su parte, se centrará en las tareas de construcción, aunque
igualmente puede ser útil a la hora de participar en una actividad de rescate.
No son las únicas áreas en las que Panasonic piensa. Con Self-Reliance
Support Robot puede ayudar a personas mayores con movilidad reducida a
desplazarse de la cama a otras zonas de la casa, disfrutando además de una
interfaz sencilla y fácil de manejar en caso de que no estén acostumbradas a
manejar dispositivos electrónicos. En cuanto a Resyone, transforma la mitad de
una cama en una silla de ruedas, evitando así que el paciente sea movido
tantas veces de lugar al tiempo que hace más cómoda la labor del cuidador o
asistente.
Así como estas compañías, muchas de ellas están cada vez mas apostando
por el desarrollo de exoesqueletos que faciliten las funciones del ser humano y
que inclusive incrementen sus funciones.
Algunos científicos han pensado en hacer uso de la combinación de los drones
junto a los exoesqueletos y así incrementar la capacidad de percepción del ser
humano
(Drita, 2016)
Evolución de los exoesqueletos4
Los exoesqueletos tienen el objetivo de maximizar las habilidades físicas del
ser humano, dotándolo de una gran fuerza, capaz de levantar hasta 10 veces
su peso.
Pero el concepto de los exoesqueletos viene desarrollándose desde hace más
de 30 años, en sus inicios fueron diseñados para uso industrial y con el pasar
del tiempo fueron evolucionando hasta llegar a lo conocemos actualmente.
A pesar de que muchos de estos trajes robóticos son diseñados para uso
militar, también existen empresas dedicadas a la fabricación de exoesqueletos
aplicados a la rehabilitación.
4 Los exoesqueletos ya venían desde mucho tiempo atrás, como visto en la introducción, pero no se sabe mucho sobre ellos.
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En el siguiente artículo haremos un pequeño recorrido histórico y conoceremos
alguno de estos trajes, desde el primer prototipo hasta algunos de los más
avanzados.
Proyecto Hardiman.- En la década de los 60, Ralph Mosher, ingeniero de
“General Electric diseñó un traje robótico capaz
de potenciar la fuerza humana, brindándole al
usuario la posibilidad de cargar hasta 1500
kilogramos sin mayor dificultad.
Hardiman fue el primer proyecto serio de un
exoesqueleto robótico y el más ambicioso de
General Electric y digno de admiración para la
época en que fue creado.
General Electric tenía grandes expectativas para el proyecto Hardiman, pues
esperaba que fuera utilizado a bordo de portaaviones para la carga de bombas,
construcción submarina, en centrales nucleares, y en el espacio exterior.
Lamentablemente el proyecto fracasó, la incontrolable violencia de sus
movimientos la ineficiencia de sus piernas que componían la base del traje no
permitió que llegara a tener un desarrollo óptimo.
Al fracasar el proyecto Hardiman decidieron reducir medidas y crearon un
brazo robótico.
Esta especie de guante biónico era capaz de levantar hasta 340 kilogramos de
peso. Irónicamente el guante pesaba más el doble delo que podía levantar. Por
esta razón el proyecto fue abandonado. Irónicamente, este guante biónico
pesaba el doble de lo que podía levantar, 680 kilos. No, no era muy útil, la
verdad (más bien absurdo), así que la investigación fue cancelada.
Lifesuit.- En 1986 Monty Reed, comenzó a trabajar en un traje robótico que
pueda ser utilizado como herramienta de rehabilitación.
El traje pesaba unos 75 libras, era una combinación de una mochila y un
paquete de cohetes y tanques de buceo.
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Traje de apoyo asistido.- En 1990 los científicos del Instituto de Tecnología de
Kanagawa d en Japón diseñaron un traje robótico de asistencia, el cual estaba
destinado a simplificar la labor de las enfermeras.
Este traje constaba con extremidades plegables, las cuales funcionaban con
tensores de aire comprimido que reaccionaban gracias a información enviada
por un ordenador que controlaban los sensores de esfuerzo del usuario. Si la
enfermera decidía movilizar a un paciente, el traje se activaba facilitando el
traslado del enfermo, minimizando el esfuerzo de las zonas activas de la
enfermera como el tronco, hombros y cintura.
Una enfermera de 67 kilogramos podía levantar a un paciente de 70 kilogramos
sin esfuerzo.
Este traje fue diseñado con la finalidad de evitar las lesiones de espalda que
muchas veces sufre el personal médico al tratar pacientes con movilidad
limitada.
HAL de Cyberdyne.- Desde el año 2002 Yoshiyuki Sankai,
investigador de robótica de la Universidad de Tsukuba en
Japón y fundador de la empresa japonesa Cyberdyne, ha
venido trabajando en un traje robótico diseñado para
ayudar a ancianos y personas discapacidades motoras.
EL traje HAL (Hybrid Assisting Limb), es un robot
cibernético con elementos de la biónica, robótica y
electrónica. Después de varias versiones actualmente
es un traje de solo 25 kilos es capaz de multiplicar la
fuerza del usuario de dos a diez veces.En el 2009 la
empresa Cyberdyne, anunció la fabricación en masa
del HAL para ser comercializado, ofreciendo dos
opciones, el traje completo y otro solo para miembros inferiores.
BLEEX (Berkeley Lower Extremity Exoskeleton).- Es un traje que permite al
usuario llevar unos 32 kilos de peso extra.
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EL traje fue diseñado con la finalidad de ayudar a los soldados, bomberos y
enfermeras para trasportar cargas pesadas.
El exoesqueleto BLEEX, fue el primer traje
diseñado por la DARPA (Defense Advanced
ResearchProject Agency).
Este traje contaba con una mochila grande y
aunque tiene un peso de 50 kilogramos el
piloto no llega a notarlo puesto que la maquina
es quien controla todo el peso. Al siguiente año se comenzó a fabricar una
versión más compacta con la capacidad de llevar una carga extra de 60
kilogramos.
En los últimos 20 años Monty Reed ha destinado su
propio dinero al desarrollo e investigación de un
exoesqueleto capaz de devolverle la habilidad de
caminar incluso a personas con cuadriplejia.
Hasta el momento se han creado varias versiones del
Lifesuit obteniendo muy buenos resultados, actualmente el LIFESUIT 14 tienen
la capacidad de caminar una milla llevando un peso extra de 92 kilogramos.
XOS de Sarcos.- Es un exoesqueleto que está en fase de desarrollo, puede
levantar 90 kilos de peso sin esfuerzo pero se cree que podría llegar a levantar
hasta 10veces más lo que un hombre normal.
El traje es básicamente un robot portátil que amplifica la fuerza del usuario, así
como su agilidad, resistencia. Además, que dota al portador de una fuerza
extraordinaria.
Hace algunos meses anunciaron la segunda versión de
este traje El XOS 2 que intenta superar a todos los
exoesqueletos robóticos creados hasta el momento.
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Sería mucho más beneficioso si al menos destinaran el 10% del presupuesto
destinado al diseño de los exoesqueletos para uso militar, y aplicados a la
rehabilitación. Pues ya hemos visto el enorme potencial y la infinidad de
beneficios que podría aportar a la comunidad de personas con discapacidad.
(López, 2010)
Exoesqueletos en el futuroAunque bien los exoesqueletos ya nos bridarían muchos beneficios no es, si
no, el principio de esta nueva tecnología, gracias a todos los avances
tecnológicos que ha habido en el mundo durante los últimos años se ha logrado
avanzar en la creación de esta tecnología, pero ¿Cómo evolucionara esta
tecnología dentro de unos cuantos años, cuando la tecnología haya hecho más
de estos descubrimientos tecnológicos?
Los robots se han concebido tradicionalmente como sistemas rígidos y poco
flexibles en cuando a sus posibilidades de adaptación, algo que podría cambiar
gracias al trabajo de investigadores como Roy Kornbluh. Este experto en
robótica trabaja en SRI, referente en este campo y en cuyos laboratorios ya
están preparándonos para el futuro de los exoesqueletos.
El proyecto de Kornbluh trata de cambiar esa rigidez a través de lo que se
conoce como robótica blanda o suave ("soft robotics"), en la que los cuerpos de
los robots puedan transformarse para comportarse como sistemas biológicos
más flexibles. Entre sus primeras aplicaciones está la creación de unos
exoesqueletos llamados Superflex que Kornbluh califica como 'wearable
robots'.
(Pastor, 2015)
ConclusionesEn todo este documento vimos lo grandioso e impresionante que llegan a poder
ser las nuevas tecnologías trayéndonos algo como el exoesqueleto, los cuales,
a pesar de ser originalmente funcionales para el ámbito militar, estos se irán
innovando y adaptando para el uso civil en cuanto al ámbito de medicina se
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refiere, es decir, que este será un gran apoyo para aquellos que son afectados
por una enfermedad la cual incapacita el movimiento total de su cuerpo. Con el
exoesqueleto podrán aumentar su resistencia, su habilidad para moverse y
dando como resultado que esa enfermedad que cargan todos los días no sea
un factor que interfiera en su vida diaria.
Pero, ante todo, debemos dar un gran crédito a aquello que nos abre las
puertas a esas nuevas tecnologías que nos facilitan nuestra forma de vida día a
día, estamos hablando de los ingenieros, los cuales son los encargados a
traernos nuevas tecnologías que faciliten o eliminen todos los tipos de
problemas que se encuentran en la sociedad. Así se ha hecho por décadas,
como ha sido con la invención de la computadora, la cual facilita la adquisición,
búsqueda y almacenamiento de información, y así de igual forma se seguirá
inventando o mejorando las tecnologías para seguir mejorando la calidad de
vida.
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Exoesqueletos 01/09/2017
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