Crean articulación autónoma para mejorar capacidades físicas

• Tres estudiantes de la Universidad de Monterrey realizaron la investigación Desarrollo de un sistema modular como un actuador autónomo de control compartido para el diseño de exoesqueletos, con lo que crearon un dispositivo no intrusivo, sin necesidad de “controles”, para ayudar a personas en rehabilitación o con problemas de caminado

Una articulación modular exoesquelética que hace las funciones de una articulación autómata, creada por estudiantes de la Universidad de Monterrey, proporcionará una mejora en las capacidades físicas de personas, disminuirá el estrés muscular e, incluso, rehabilitará o compensará problemas para caminar. 

El proyecto Modular system development as an autonomous shared-controlled actuator for exoskeleton design (Desarrollo de un sistema modular como un actuador autónomo de control compartido para el diseño de exoesqueletos) fue desarrollado por tres jóvenes de diferentes programas académicos de la UDEM, que incluyó la producción de un prototipo. 

Para los entonces estudiantes del equipo, Vanessa Alejandra Fernández Vega y José Francisco Rivas Araujo, el trabajo de investigación representó su Proyecto de Evaluación Final (PEF) para graduarse del programa académico de Ingeniería en Robótica y Sistemas Inteligentes, en el semestre de Primavera 2021; y contaron con la colaboración de Gerardo Antonio Rosales Martínez, de séptimo semestre de Ingeniería Biomédica.   

Cabe mencionar que recientemente se llevaron a cabo actualizaciones en los planes de estudio, por lo que el programa de Ingeniería en Tecnologías Electrónicas y Robótica se convierte en Ingeniería en Robótica y Sistemas Inteligentes a partir de Otoño 2021. 

Aunque existen otros mecanismos similares en el mercado con diferentes características, el sistema propuesto ofrece un diseño compacto, un exoesqueleto no intrusivo, y la integración de diferentes tecnologías y principios a través de un dispositivo con movimiento natural, fácil de utilizar. 

Vanessa explicó que muchos de los exoesqueletos que existen en el mercado usan sensores que deben adherirse a la planta del pie o que deben conectarse directamente al cuerpo, a diferencia de su prototipo, que incorporó los sensores dentro del motor que mueve la pierna, por lo que no requieren conectarse a la persona: “no es intrusivo, no le molesta a quien lo está usando”. 

En una primera etapa, para los propósitos del PEF, el equipo estudiantil fabricó el dispositivo con el único objetivo de aumentar el desempeño de una persona sin ninguna discapacidad o lesión, de acuerdo con Francisco, pero señaló que continuarán trabajando en el proyecto para ayudar a personas con diferentes niveles de discapacidad, incluso alguien con paraplejia. 

Le regresaría la habilidad de caminar a una persona en silla de ruedas: es nuestra meta final”, indicó.  

Pero el ahora egresado de la UDEM aclaró que este mismo producto, sin cambios, se puede utilizar también para la rehabilitación de pacientes que han perdido movilidad, por ejemplo, con atrofia muscular.  

La persona que lo use no necesitará ningún control, palanca, aplicación móvil o señales cerebrales para controlarlo, ya que el mismo dispositivo tiene la capacidad de entender la forma en que quiere moverse el usuario y actúa con base en esta intención. 

Francisco afirmó que esta articulación modular no requiere un tiempo de ajuste o de aprendizaje por parte del usuario, ya que no utiliza sensores en los músculos de la pierna como lo hace el resto de los aparatos en el mercado, con los que la persona debe aprender a combinar flexiones en sus músculos para poder controlar el dispositivo. 

“La pieza automáticamente detecta qué es lo que quiere hacer el usuario y, con base en esto, actúa y compensa para llevar a cabo el movimiento: no hay necesidad de calibración para el usuario”, detalló. 

El proyecto fue inspirado en trabajos e investigaciones realizadas con anterioridad por Mario Jorge Claros Salgado, profesor de la Escuela de Ingeniería y Tecnologías de la UDEM, quien además fue asesor del proyecto del equipo estudiantil. 

De acuerdo con el grupo de jóvenes, la decisión de desarrollar este proyecto se tomó debido a las diferentes áreas de oportunidad en los exoesqueletos actuales, que se buscó mejorar mediante esta propuesta. 

Esto involucra investigación y aplicación práctica de conocimientos generados durante la carrera de Ingeniería en Tecnologías Electrónicas y Robótica, según se explica en el proyecto, así como los que puedan adquirir en el futuro en sus entornos laborales. 

En otros países, existen algunas soluciones al problema de movilidad de personas con lesiones o con alguna discapacidad, según Francisco, sin embargo, su uso implica algunas dificultades y no son accesibles a la población general; por ejemplo, en México, hay en el mercado un dispositivo que ronda alrededor del medio millón de pesos. 

“Se han preocupado más por desarrollar un sistema mecánico que trate de compensar todos estos movimientos, sin embargo, toda esa tarea se puede llevar a cabo con inteligencia artificial (...) tenemos una combinación de componentes electrónicos que no se han utilizado antes para este propósito, pero que prometen bastante (...) elegimos los componentes correctos, hicimos un prototipo funcional y más económico”, expuso. 

Vanessa especificó que, al colocar la articulación modular al usuario, se utiliza un microcontrolador con el que se calculan las fuerzas de interacción de la persona con el exoesqueleto y es como se detecta la intención. 

Aun así, Francisco estableció que el usuario no tiene contacto absoluto con el microcontrolador, ya que el dispositivo detecta lo que el usuario quiere hacer.