La tecnología de exoesqueleto Bionic Humans está redefiniendo los límites

En La era de El Mañana, una película de ciencia ficción aclamada por la crítica lanzada este verano, los soldados luchan contra los extraterrestres con exoesqueletos que aumentan su fuerza, velocidad y agilidad. En la pantalla de plata, junto con las explosiones y los enemigos de otros mundos, las ideas parecen un invento de Hollywood, pero están más cerca de la realidad de lo que piensas..

La investigación del exoesqueleto ha estado en curso durante más de un siglo, lo que ha dado como resultado una serie de prototipos viables. Sin embargo, sorprendentemente, se centran menos en la fuerza sobrehumana y más en mejorar la resistencia y la calidad de vida. Los investigadores en el campo ven el futuro. 4 Tecnologías que podrían cambiar el mundo. 4 Tecnologías que podrían cambiar el mundo. Ahora es un momento tan emocionante para estar vivo, ya que la ciencia y la tecnología impulsan a la humanidad a un ritmo tan increíble. ¿Quién hubiera pensado hace diez años que tendríamos acceso de un solo toque a todos ... Lea más como un maratón en lugar de un sprint?.

Exohistoria

Los exoesqueletos humanos han aparecido en historias de ciencia ficción desde la década de 1950, pero el primer exoesqueleto real fue inventado hace más de medio siglo por el inventor ruso Nicholas Yagn. A pesar de su país de residencia, decidió presentar una patente en la Oficina de Patentes de los Estados Unidos en 1890. Describió su invención como:

[...] una serie de resortes adaptados para soportar el peso de todo el cuerpo y almacenar y acumular el poder ejercido por el mismo, junto con el poder ejercido por el impulso de dicho peso muerto cuando está en movimiento. - Nicholas Yagn, inventor.

Su exoesqueleto también se usa. “acumuladores de fluido comprimido” para almacenar energía. Según Nicholas, su invento les dio a los usuarios una mejor movilidad y redujo la tensión de correr y saltar sobre el cuerpo. Lo siento, fans de steam-punk; Esta no era una máquina de muerte accionada por engranajes..

El primer exoesqueleto motorizado, llamado Hardiman, fue desarrollado por General Electric a fines de los años sesenta. Masivo y brutal, el traje se parecía mucho a los enormes trajes de batalla previstos por los autores de ciencia ficción. Fue diseñado para amplificar sustancialmente la fuerza de un usuario, pero sus inventores nunca lograron los controles y los requisitos de potencia. Como se indica en el informe final del proyecto:

El problema de la interfaz hombre-máquina en el prototipo Hardiman I ha sido grave. La alta ganancia de potencia, la complejidad del sistema de articulaciones múltiples y el acoplamiento íntimo del hombre y la máquina impusieron muchas limitaciones de diseño y exigieron una gran cantidad de tecnología existente.

El fracaso de Hardiman demostró la extrema dificultad de desarrollar un exoesqueleto con la tecnología de esa era. Otro intento no se realizó hasta principios de la década de 1990, cuando los investigadores de Kawasaki comenzaron a trabajar en la Power Assist Suit, un exoesqueleto diseñado para ayudar a los profesionales médicos a mover pacientes inmóviles..

Una explosión de nuevos desarrollos ocurrió después del cambio de siglo. La compañía japonesa Cyberdyne presentó el concepto de exoesqueleto HAL-3, Berkeley desarrolló un exoesqueleto de la parte inferior del cuerpo llamado Bleex para ayudar a los soldados a transportar cargas pesadas en largas distancias, y Honda ha reunido un par de exoesqueletos de la parte inferior del cuerpo diseñados para personas parcialmente móviles que de otro modo podrían necesitar un caña o andador.

Encendiendo

El proyecto fallido de Hardiman es el tipo de traje que la mayoría de la gente piensa cuando se le dice que imagine un exoesqueleto. Muchos de nosotros recordamos imágenes de la ficción, como el famoso exoesqueleto pilotado por Sigourney Weaver (o, más bien, el doble escondido detrás de ella) en Extranjeros.

Un exoesqueleto masivo puede sorprender a una audiencia, pero su uso práctico es limitado. Las baterías aún carecen de la resistencia necesaria para alimentar una máquina bestial durante largos períodos de tiempo, y un gran exoesqueleto no hace mucho que una carretilla elevadora, una grúa u otro vehículo no puedan alcanzar. Los exoesqueletos modernos se enfocan en mejorar a los humanos de maneras prácticas que pueden ser útiles todos los días en una variedad de situaciones.

Uno de los últimos diseños es el portaequipajes universal humano, o HULC, un exoesqueleto militar diseñado por Lockheed-Martin para mejorar enormemente las capacidades físicas de los soldados. La idea básica, según lo indica el gerente del programa Jim Ni y se detalla en un comunicado de prensa de la compañía, es aumentar la resistencia y la fuerza al mismo tiempo que disminuye el riesgo de lesiones..

El [HULC] permite a los soldados hacer cosas que no pueden hacer hoy, al tiempo que ayudan a protegerlos de las lesiones musculoesqueléticas. - Jim Ni, gerente del programa HULC

Eso no suena muy diferente de los beneficios que Nicholas Yagn reclamó para su exoesqueleto hace más de un siglo, pero la tecnología moderna significa que los investigadores pueden comprender mejor la idea. HULC puede ayudar a las soldaduras a transportar cargas de hasta 200 libras en diversos terrenos, al mismo tiempo que minimiza el riesgo de lesiones que podrían demorar a un soldado en el campo. Las baterías alimentan el exoesqueleto, que pesa más de cincuenta libras, y la vida puede extenderse hasta 72 horas con equipo especial.

Pero Lockheed-Martin no es la única empresa en este campo. Raytheon ha pasado los últimos ocho años desarrollando el XOS, que espera cumplir el mismo rol que el HULC. Sin embargo, a diferencia de su competidor, el XOS cubre una parte sustancial del cuerpo inferior y superior del usuario. Sus inventores mencionan una capacidad de carga máxima similar de al menos 200 libras, pero la mejora de la fuerza se extiende a los brazos, que pueden contener hasta cincuenta libras con poco esfuerzo.

No sólo para soldados

Mientras tanto, en Japón, Cyberdyne ha continuado con el desarrollo de su exoesqueleto HAL-5. A diferencia de sus pares estadounidenses, este dispositivo está construido para uso civil en lugar de militar. La compañía está investigando varios modelos para uso de trabajadores industriales, personal de respuesta a desastres y profesionales médicos..

Un modelo de extremidades inferiores diseñado para ayudar a rehabilitar a personas con problemas de movilidad relacionados con lesiones ha sido aprobado para su uso en Europa y se está utilizando en ensayos clínicos. El primer ensayo, completado en abril de este año, sugiere que el exoesqueleto proporciona un “mejora altamente significativa” a la movilidad cuando se usa y también, con el tiempo, mejora la capacidad del mismo paciente para moverse sin el exoesqueleto Sin embargo, solo ocho pacientes formaron parte del estudio, por lo que se debe hacer más trabajo para confirmar los beneficios de HAL.

Otro exoesqueleto civil que recibe atención es el ReWalk, un exoesqueleto de la parte inferior del cuerpo que se ajusta a un papel similar al de la HAL. El ReWalk utiliza motores de apoyo de baja potencia para ayudar en la movilidad y ofrece una duración de batería de todo el día. A diferencia de la HAL, el ReWalk debe usarse con bastones, pero también está más avanzado en su desarrollo y ha sido aprobado en varios países. El ReWalk se puede usar para rehabilitación o se puede comprar para uso personal como alternativa a una silla de ruedas o un scooter eléctrico.

Baterías no incluidas

FORTIS, que acaba de comenzar las pruebas este año, es el exoesqueleto más nuevo de Lockheed-Martin. Aunque la primera ronda de pruebas está siendo realizada por la Armada, este exoesqueleto, a diferencia del HULC, está destinado solo para uso civil. Refuerza el cuerpo del usuario, reduciendo la tensión de manejar las herramientas pesadas que los mecánicos de la Marina utilizan a menudo para reparar barcos.

Al usar el exoesqueleto FORTIS, los operadores pueden sostener el peso de esas herramientas pesadas durante largos períodos de tiempo con menos fatiga. - Adam Miller, director de nuevas iniciativas, Lockheed-Martin.

Si bien carece de baterías, FORTIS tiene habilidades impresionantes. Puede ayudar a los usuarios a sostener hasta 36 libras “sin esfuerzo.” Puede que no parezca mucho al principio, pero recuerde que los mecánicos utilizan estas herramientas durante horas todos los días. Cualquier peso sustancial puede volverse agotador después de unos minutos. El exoesqueleto también ayuda a transferir estas cargas al suelo, lo que reduce la tensión en la espalda y las piernas del usuario..

Este tipo de exoesqueleto, si resulta exitoso, podría ser una gran ayuda para los trabajadores de la construcción e industriales que tienen que levantar cargas modestas repetidamente durante el día. Las lesiones relacionadas con el trabajo aún son comunes en estos campos y, con el tiempo, pueden reducir en gran medida la calidad de vida de los veteranos de estos campos..

La falta de poder de FORTIS también reduce la complejidad y el costo, lo que hace que la idea sea más aceptable para una implementación a gran escala. Dicho esto, sin embargo, el FORTIS es todavía muy temprano en su desarrollo; Se anunció por primera vez el mes pasado. La mayoría de los otros proyectos de exoesqueleto han estado en desarrollo durante años, y en algunos casos décadas, por lo que este proyecto todavía tiene mucho camino por recorrer..

Todavía humano, pero mejor

El enfoque del exoesqueleto moderno ha cambiado de mejorar la fuerza y ​​la velocidad a mejorar la resistencia. En este sentido, el objetivo no es hacernos mucho más rápidos o más fuertes que antes, sino más bien hacernos más duraderos y mejorar nuestra calidad de vida. Si bien no es glamoroso, este enfoque tiene sentido; Conquistamos el levantamiento de cargas pesadas con el montacargas..

Sin embargo, las lesiones y el agotamiento son enemigos que aún no hemos vencido. Es probable que un soldado cansado y lesionado ralentice toda su unidad y sea menos capaz de responder a las amenazas, y una estimación de 2013 encontró que las lesiones en el trabajo cuestan hasta $ 250 mil millones al año solo en los Estados Unidos. Reducir la tensión y aumentar la resistencia puede beneficiar a todos, desde la infantería en batalla hasta los trabajadores de la salud que mueven a los pacientes entre las camas, por lo que es probable que veamos que los exoesqueletos continúen con este nuevo enfoque en la próxima década. Los exoesqueletos no nos darán una fuerza sobrehumana o una velocidad deslumbrante, al menos no en el corto plazo. Pero nos ayudarán a vivir vidas más largas y mejores. Cómo puede influir la tecnología en la evolución humana Cómo puede influir la tecnología en la evolución humana No hay un solo aspecto de la experiencia humana que no haya sido tocado por la tecnología, incluidos nuestros cuerpos. Lee mas .

Crédito de la imagen: Lockheed-Martin, Cyberdyne

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