¿Podría la respuesta a los problemas de movilidad algún día ser tan fácil como ponerse un pantalón? Un equipo de investigación dirigido por el profesor de la Universidad de Bristol Jonathan Rossiter ha presentado recientemente un prototipo de pantalón robótico que esperan que pueda ayudar a algunas personas discapacitadas a caminar sin otra ayuda.
Como ingeniero que investiga formas de ayudar a las personas con lesiones de la médula espinal a mover sus extremidades nuevamente, soy muy consciente de cómo la pérdida de movilidad puede afectar la calidad de vida de una persona y cómo puede ayudar restaurar ese movimiento. Dada la asombrosa cantidad de personas con discapacidad (más de 6.5 millones de personas con problemas de movilidad solo en el Reino Unido) y nuestra población que envejece, los dispositivos que mejoran la movilidad podrían ayudar a un gran segmento de la población.
Sin embargo, a pesar de 50 años de investigación, este tipo de tecnología rara vez se ha adoptado fuera del laboratorio. Entonces, ¿está en curso el novedoso desarrollo de pantalones robóticos para finalmente llevar una tecnología de movilidad funcional al hogar?
A diferencia del dispositivo robótico rígido en la película animada de Wallace y Gromit The Wrong T Pants, los nuevos llamados "pantalones correctos" utilizan músculos artificiales suaves para crear movimiento, así como también para aprovechar los músculos reales del usuario. Estos imitan los músculos humanos para producir una fuerza simplemente al acortarse y tirar de ambos extremos.
Al agrupar varios músculos artificiales, los pantalones de asistencia pueden mover una articulación, como la rodilla, y ayudar al usuario con movimientos como levantarse de una silla. Debido a que los músculos artificiales son elásticos y blandos, son más seguros que los motores tradicionales utilizados en exoesqueletos robóticos rígidos que, aunque potentes, son rígidos e incómodos.
Los investigadores han presentado varias ideas diferentes sobre cómo acortar los músculos artificiales y crear movimiento. Un diseño adapta el concepto de músculos del aire, que son efectivamente globos que se expanden hacia los lados y se acortan a medida que se llenan de aire.
Otro diseño propuesto utiliza electricidad para acortar un músculo artificial hecho de un gel colocado entre dos placas de cobre. El gel es atraído a áreas de alto voltaje eléctrico. Por lo tanto, crear dos voltajes diferentes en las placas obliga al gel a encogerse alrededor de una de ellas, acercándolas y acortando el músculo.
Otra tecnología integrada en los pantalones de asistencia es la estimulación eléctrica funcional (FES). Los electrodos tejidos en los pantalones ubicados estratégicamente sobre los músculos pueden enviar impulsos eléctricos especialmente diseñados al cuerpo para secuestrar el canal de comunicación entre el cerebro y los músculos y ordenar directamente a los músculos que se contraigan. Al usar los músculos existentes y pasar por alto el cerebro, los pantalones de asistencia pueden incluso controlar los músculos que los usuarios pueden tener dificultades para usar solos (por ejemplo, debido a un accidente cerebrovascular).
Los pantalones también pueden ayudar a los usuarios que luchan por permanecer de pie por mucho tiempo gracias a las rodilleras de plástico especialmente hechas que se endurecen a medida que se enfrían. El control de la temperatura de los aparatos ortopédicos permite que la rodilla se mueva o se bloquee en posición para mantenerse de pie sin que los músculos necesiten mucho esfuerzo (real o artificial).
Otras características incluyen un cinturón automático, que utiliza un mecanismo similar a los músculos del aire, para que sea fácil y seguro ponerse y quitarse los pantalones.
Los investigadores sugieren crear un sistema electrónico integrado que reciba información sobre el movimiento y el estado del usuario de los sensores integrados en los pantalones, y controle todos los sistemas para adaptar los movimientos a las necesidades del usuario. La electrónica permitiría a los usuarios controlar su movimiento a través de controles directamente tejidos en los pantalones. El desafío será cronometrar el movimiento de los músculos artificiales y la estimulación eléctrica de los músculos reales en respuesta a la postura del usuario.
Desafíos restantes
Los pantalones correctos son únicos en su enfoque para fusionar la investigación de vanguardia y las técnicas bien establecidas en un solo prototipo. Además de la novedad de los pantalones robóticos, lo que hace que el dispositivo sea tan atractivo como una tecnología de asistencia práctica es el hecho de que se puede adaptar a muchos usuarios diferentes. Esto aumenta la esperanza de que pueda adoptarse ampliamente donde otras empresas anteriores han fallado.
Sin embargo, este es solo el prototipo. Un producto en funcionamiento probablemente esté al menos a cinco años de distancia y se deben responder preguntas importantes para llegar a esa etapa. ¿Dónde almacenará toda la energía que necesita? ¿Cómo se pueden miniaturizar e incrustar todos los sistemas en los pantalones para que no se vuelvan voluminosos y difíciles de usar? ¿Puede el controlador predecir la mejor acción a tomar en medio de la complejidad siempre cambiante de los entornos reales donde los usuarios caminarán?
Sin embargo, otras tecnologías tienen el potencial de mejorar aún más los pantalones. Las interfaces cerebro-computadora que pueden decodificar las señales cerebrales ahora se están utilizando en sistemas que ayudan a las personas paralizadas a moverse nuevamente. Controlar los pantalones de ayuda por pensamiento podría hacer que dar un paso sin esfuerzo nuevamente para muchas personas.
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.
Ioannis Dimitrios Zoulias, investigador postdoctoral en ingeniería biomédica, Universidad de Reading
