Exoesqueletos, de la ilusión futurista a la realidad

Cangrejos, escarabajos y escorpiones tienen algo en común. Poseen exoesqueletos, una estructura externa que les proporciona, tal como a muchos otros miembros del reino animal, apoyo en sus movimientos y una protección especial contra depredadores.

Los humanos tenemos un esqueleto interno que nos ayuda a generar los movimientos cotidianos, así que la idea del exoesqueleto en los humanos se empezó a desarrollar como una forma de potenciar o rehabilitar nuestras habilidades motoras, mejorando la fuerza y resistencia al movimiento.

El diseño de estos mecanismos es posible mediante la integración de distintas disciplinas, como medicina, electrónica, física y mecánica. La gran mayoría de los exoesqueletos se adaptan al cuerpo con sistemas inteligentes de procesamiento y sensores para la toma de decisiones en la ejecución de alguna función con el fin de realizar una tarea previamente definida. Desde hace más de medio siglo esta tecnología pasó de ser una especie de fantasía futurista hasta colocarse como una realidad cada vez más inserta en nuestra cotidianidad.

Hace prácticamente una década, un hombre parapléjico con un exoesqueleto robótico formó parte de la presentación de la Copa del Mundo en Brasil. Desde entonces, este mercado gana fuerza con modelos dirigidos al público en general en diversos campos. Aplicaciones médicas, aeroespaciales, logísticas y ergonómicas han convertido a los exosequeletos en herramientas útiles, cada vez más ligeras en sus estructuras y muy eficaces en sus objetivos.

Exoesqueleto pediátrico

La doctora Elena García Armada, cofundadora de Marsi Bionics, una empresa dedicada a exoesqueletos para la rehabilitación de una amplia gama de patologías que afectan a más de 40 millones de pacientes en todo el mundo, como son los trastornos neurológicos que causan complicaciones musculoesqueléticas, habla sobre la creación del primer exoesqueleto pediátrico: el Atlas 2030, una patente que abrió camino a otras enfocadas en el área infantil. Premiado por la Oficina Europea de Patentes, este exoesqueleto es definido por la especialista como un dispositivo para el entrenamiento de la marcha y la neurorrehabilitación.

La especialista española explica que detrás de este exoesqueleto pediátrico hay un proceso de casi diez años de trabajo para la validación del producto. "Se trata de un proceso largo que no sólo contempla diseño y prototipo, sino que incluye certificación porque es un producto sanitario por lo que hay que hacer ensayos clínicos, pruebas de validación de la tecnología en cuanto a uso y seguridad. Fueron siete años de desarrollo hasta comenzar el proceso productivo, una vez que fue diseñado, probado y certificado".

"El exoesqueleto tiene articulaciones motorizadas que generan el movimiento, situadas en paralelo a las articulaciones humanas, es decir, hay articulaciones en cabeza, rodilla y tobillo. Está sujeto a las piernas del niño, de tal manera que, moviendo el exoesqueleto, se mueve el niño, por lo que de esta forma conseguimos que se ponga de pie y camine". Agrega que los horizontes del niño se abren de diversas formas porque ante estas nuevas posibilidades de movimiento, participan de forma diferente ante los demás: "Agarran una pelota, se ponen a jugar, se integran. Eso es lo que hace una rehabilitación muy intensa, la enorme motivación que genera en los pequeños", apunta.

Este artefacto está diseñado para niños de entre cuatro y diez años con patologías como parálisis cerebral, lesión medular, atrofia muscular, distrofia muscular, miopatías y otras enfermedades neuromusculares causantes de debilidad global progresiva. Según cifras de la Organización Mundial de la Salud (OMS), alrededor del 15% de la población mundial vive con algún tipo de discapacidad y 34.2 % de las discapacidades limitan el movimiento de manos, brazos y piernas; mientras que 22% de las personas con alguna discapacidad necesitan rehabilitación con fisioterapia.

"Lo que estamos viendo es que este tipo de tecnologías muestran diferencias estadísticamente significativas comparadas con la terapia convencional". Agrega que el lograr traspasar barreras tecnológicas ayuda a que este tipo de herramientas cada vez tengan objetivos más precisos en su uso y que éste se vuelva más cotidiano. En un futuro se plantea la posibilidad, por ejemplo, de que sean herramientas más habituales en el universo doméstico que apoyen a los niños, incluso, para asistir al colegio con este tipo de tecnología. "Sin embargo, siempre va a existir este paso previo, la rehabilitación en centros terapéuticos, pero tener más de cerca este tipo de tecnologías permitirá no solo la mejoría física, sino el desarrollo personal, basado en la autonomía para acercarse más a sus iguales".

En España, existen varios centros en rehabilitación que cuentan con este instrumento, mientras que en México existe un acuerdo con la Asociación Pro Personas con Parálisis Cerebral (APAC, I.A.P.) para la implementación de esta estrategia de rehabilitación. Enrique Téllez, presidente del Patronato de esta institución, señala que cada caso que se atiende es un proceso individual. "Es complejo generalizar tiempos de terapia para una rehabilitación. En APAC se hace una evaluación y con base a dicha evaluación, se genera toda una gama de terapias de rehabilitación que incluyen la participación del exoesqueleto".

Asegura que "está comprobado, y es parte de lo que se presentó recientemente en el Foro Iberoamericano de Buenas Prácticas en Neurorehabilitación Robótica Infantil, que la rehabilitación a través del exoesqueleto acelera los procesos y va teniendo cambios permanentes en los pacientes, pues comparado con rehabilitaciones tradicionales, se logran cambios con menos tiempo y esfuerzo", apunta Téllez.

Existen cifras sobre evaluación de estas tecnologías que establecen que calculan hasta en 60% la reducción del tiempo para conseguir los mismos resultados que la rehabilitación tradicional y 30% de mejora frente a las terapias clásicas, mediante el uso de exoesqueletos.

Otras áreas de utilidad

La evolución del exoesqueleto se ha desarrollado de la mano con la evolución de las baterías u otros sistemas de almacenamiento de energía, además del desarrollo de materiales estructurales más livianos. Es así que los exoesqueletos pueden tener una función médica reparadora, pero también son empleados, cada vez con mayor precisión para potenciar las funciones humanas, como es el caso de los servicios de rescate.

En las diversas labores de socorro, como intentar sacar a alguien debajo de los escombros por un sismo o por un incendio, los exoesqueletos agilizan los procesos al permitir levantar mucho peso en un tiempo limitado. En España fue presentado recientemente un exoesqueleto dirigido exclusivamente a bomberos y equipos de emergencia y rescate. La compañía Cyber Human Systems diseñó a ExpRescue un dispositivo modular y flexible, que, al estar fabricado en aluminio aeronáutico anodizado (que impide y retrasa la corrosión del producto) y fibra de carbono pesa alrededor de cinco kilos.

A través de los motores, sensores corporales y sistemas de control con inteligencia artificial que conforman la estructura, la persona que la lleva es capaz de cargar y descargar pesos de hasta 40 kilos, casi sin esfuerzo, así como correr a una velocidad de hasta diez kilómetros por hora facilitando las acciones de rescate.

También existen tecnologías de exoesqueletos cada vez más habituales en el entrenamiento deportivo, pues hacen posible focalizar los ejercicios en zonas concretas para potenciar el desarrollo muscular y la elasticidad; mientras que en el desarrollo de estrategias militares y diversas actividades laborales, que se desarrollan trabajando con carga pesada, permiten mejorar la protección en la carga física del humano, pero también la carga cognitiva gracias al uso de sensores.

Es así que de la misma forma que existen exoesqueletos que ayudan en la rehabilitación de personas, otros brindan apoyo para aumentar las capacidades humanas, mientras que hay un tercer tipo de estructuras que permiten la interacción con ambientes virtuales. El nicho aún es pequeño, pero se ha extendido ambiciosamente.

El Exoskeleton Report, enumera 118 empresas en todo el mundo que trabajan en 172 exoesqueletos que están a la venta o que pronto se comercializarán. El mismo reporte apunta que en los últimos tres años, este mercado se incrementó en más de 30%, lo que encuentra más señales en la madurez de una industria, donde ya no sólo llevan la batuta las grandes empresas dedicadas a estos desarrollos. La individualización de modelos y la baja en costos son los siguientes objetivos para volverlos una realidad aún más cercana.

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