Diseñan un exoesqueleto que reduce el coste metabólico al caminar

Investigadores de la Universidad de Carnegie Mellon (Estados Unidos) han diseñado un mecanismo que se adapta a los gestos de cada individuo, lo que deriva en un menor gasto de energía en aquellas personas que se encuentran en un proceso de rehabilitación.

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1 julio 2017 | 00:05 h
Exoesqueleto de tobillo diseñado por los investigadores de la Universidad de Carnegie Mellon (Pensilvania)
Exoesqueleto de tobillo diseñado por los investigadores de la Universidad de Carnegie Mellon (Pensilvania)
El desarrollo de exoesqueletos, diseñados tanto para facilitar una mayor calidad de vida a la personas con movilidad reducida como para mejorar el rendimiento locomotor humano, sigue avanzando a pasos agigantados. Y es que después de desarrollar mecanismos que previenen dolores de espalda o elementos centrados en la población infantil que padece atrofia muscular espinal, ahora los esfuerzos se centran, específicamente, en la búsqueda del ahorro y la eficiencia energética.

El dispositivo tiene en consideración los movimientos de rotación, elevación, torsión máxima y caída del tobillo
En este sentido, el último sistema publicado en la revista científica Science es un exoesqueleto de tobillo y pie que permite reducir por debajo de los niveles habituales el coste metabólico indispensable para caminar. Como los seres humanos tienen diferentes rangos de movimiento, el equipo de investigadores que ha desarrollado el dispositivo, de la Universidad de Carnegie Mellon de Pensilvania (Estados Unidos), ha diseñado un mecanismo que se adapta a los gestos de cada persona, facilitando así la ejecución de acciones cotidianas, lo que deriva en un menor gasto de energía en aquellas personas que se encuentran en un proceso de rehabilitación.

Debido a que cada persona tiene diferentes rangos de movimiento, Juanjuan Zhang, autora principal de la investigación, ha desarrollado un modelo en el que el exoesqueleto modifica su asistencia en función del gasto energético de cada persona. Después de una hora de actividad física, el sistema identifica cuáles son los patrones de apoyo que disminuyen la energía necesaria para realizar la actividad. En cuanto a la capacidad del mecanismo elaborado por los científicos del centro universitario de Pensilvania, el dispositivo tiene en consideración los movimientos de rotación, elevación, torsión máxima y caída del tobillo.


REDUCCIÓN SUSTANCIAL DEL COSTE METABÓLICO

A uno de los voluntarios se le instalaron prótesis en ambos tobillos, lo que se tradujo en una disminución del coste metabólico de hasta un 33%
Los expertos liderados por Juanjuan Zhang testaron el exoesqueleto en un total de 11 voluntarios sanos y observaron como se producía una reducción del 24% en la energía utilizada para la actividad física de caminar. Así mismo, a uno de los voluntarios se le instalaron prótesis en ambos tobillos, lo que se tradujo en una disminución del coste metabólico de un 33%.

Junto a ello, los científicos de la Universidad de Carnegie Mellon comprobaron que los participantes que caminaron durante un tiempo superior a una hora, disminuyeron aún más su gasto energético. En este sentido, los especialistas sostienen la idea que aumentar el tiempo de uso está directamente relacionado con la optimización del exoesqueleto de tobillo y pie.

El equipo de investigadores vaticina que esta optimización de los dispositivos podría beneficiar a todo tipo de personas, desde individuos que quieren mejorar su movilidad a causa de problemas fisiológicos y enfermedades crónicas, hasta deportistas de élite. Con los recientes avances, los ingenieros esperan fabricar exoesqueletos que reduzcan el coste metabólico y la actividad muscular de un mayor número de capacidades, como el equilibrio, la velocidad o la resistencia.
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