¿Cómo Funciona un Exoesqueleto?

¿Qué es un exoesqueleto? Exo es una palabra griega que significa fuera. De manera opuesta al esqueleto humano normal, el cual sostiene el cuerpo desde adentro, un exoesqueleto sostiene al cuerpo desde afuera. Los exoesqueletos usualmente son diseñados para permitir caminar o aumentar la fuerza y resistencia a las personas con desordenes de movilidad.

Los exoesqueletos tienen varios componentes clave:

Marco: 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.

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.

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