Ingenieros iraníes diseñan un exoesqueleto que reduce el gasto de energía al correr [VIDEO]

IEEEEMBS / YouTube

Ingenieros iraníes han desarrollado un exoesqueleto que ayuda a correr sin el uso de motores u otros actuadores. Las pruebas han demostrado que el dispositivo reduce el gasto de energía del cuerpo en un 8%, escriben a los autores del artículo en IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering.

Exoesqueleto se denomina a dispositivos bastante heterogéneos, que se diferencian tanto en el diseño como en la función e influencia en la persona que los lleva. Algunos exoesqueletos se usan sobre una gran parte del cuerpo y permiten aumentar la fuerza física de una persona o incluso recuperar la capacidad de caminar. Otros están diseñados para las piernas y reducen la carga mientras se camina. A pesar de que ya se han creado muchos dispositivos en este área, no se utilizan de forma masiva. 

Un grupo de la Universidad de Teherán bajo el liderazgo de Nili Ahmadabadi creó un exoesqueleto pasivo capaz de reducir la carga cuando se corre. Como no hay actuadores en el exoesqueleto pasivo, los desarrolladores usaron piernas humanas. Durante cada ciclo de carrera, las piernas realizan dos tipos de movimientos: aceleración al comienzo del ciclo y frenada al final, y en cada momento el pie izquierdo realiza un movimiento opuesto al de la derecha. Los ingenieros han creado un mecanismo simple que conecta el movimiento de las piernas y permite utilizar el movimiento de frenado para reducir el consumo de energía.

Esquema del exoesqueleto / Rezvan Nasiri et al. / IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, 2018

El exoesqueleto es bastante simple: consiste de un par de marcos de dos segmentos conectados entre sí con un cinturón unido a la cintura y una placa metálica curvada que actúa como un resorte, precisamente esto es lo que permite enlazar los momentos de torsión de las piernas. El peso del exoesqueleto es de 1,8 kilogramos, pero los ingenieros señalan que si reemplaza el aluminio en la construcción con fibra de carbono, la masa puede reducirse a un kilogramo, lo que también reducirá el consumo de energía de una persona.


Para probar la efectividad del diseño, los desarrolladores realizaron experimentos de cinco días en los que participaron diez voluntarios. Durante los primeros tres días, los participantes corrieron a una velocidad de 2,5 metros por segundo durante un total de 30 minutos y fueron entrenados para correr con un exoesqueleto. En los últimos dos días, las pruebas se realizaron directamente, durante las cuales los voluntarios corrieron en una cinta de correr durante 10 minutos con y sin exoesqueleto. 

La comparación de correr en dos modos mostró que usar un exoesqueleto puede reducir el consumo de energía en un 8% ± 1,5%. Los desarrolladores señalan que esto equivale aproximadamente a una persona con un peso de 75 kilogramos que pierde seis kilogramos. Si restamos la masa del exoesqueleto, entonces la reducción en la carga sería de 10.2 ± 1.5%, lo que muestra el potencial para aumentar la eficiencia del dispositivo mientras se reduce la masa de la estructura.

A principios de año, los desarrolladores estadounidenses presentaron un exoesqueleto activo para las piernas y un algoritmo para ello, que les permite ajustar rápidamente los movimientos del dispositivo para una persona específica. Las pruebas han demostrado que el exoesqueleto necesita un poco más de 20 minutos para adaptarse al usuario, después de lo cual los costos de energía de caminar se reducen en un 17%.

María Cervantes
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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