Investigadores de la Universidad Carnegie Mellon y de la Universidad de Carolina del Norte, demostraron que es posible concretar el diseño de un exoesqueleto de "tobillo", sin motor, capaz de disminuir el costo "metabólico" de caminar en aproximadamente un 7 %.

(www.neomundo.com.ar) Los seres humanos hemos evolucionado y logramos ser altamente efectivos para caminar. De hecho, las simulaciones hechas en computadora muestran que caminar sobre una superficie plana, a una velocidad constante, deberían prácticamente, no requerir de un "input" energético. 

Pero cualquier persona que ha hecho largas caminatas, por terrenos irregulares sabe que puede ser algo cansador.  

Y, en la práctica, las personas gastan más energía al caminar que en cualquier otra actividad de la vida cotidiana. Esa energía, especialmente entre las personas mayores o aquellas con problemas de movilidad, esa energía puede ser muy valiosa. 

Durante décadas los ingenieros han tratado de idear sistemas que podrían facilitar dar un paso tras otro. De hecho, muchos investigadores han tratado de construir exoesqueletos y también han fracasado. Incluso se ha debatido si realmente es posible mejorar la eficiencia de la marcha sin añadir una fuente de energía externa que aporte a la pisada. 

Sin embargo, un artículo publicado en la revista científica Nature, por investigadores de la Universidad Carnegie Mellon y de la Universidad de Carolina del Norte, demuestra que fue posible concretar el diseño de un exoesqueleto de "tobillo", sin motor, capaz de disminuir el costo "metabólico" de caminar en aproximadamente un 7 %. Esos resultados teóricos son más o menos el equivalente a "sacar" una mochila de 5 kilos de la "espalda" de una persona. 

 La investigación se basó en un trabajo apoyado por la National Science Foundation. 

"Es un hito emocionante para el campo de dispositivos de ayuda", resumió Thomas Roberts, profesor de la Universidad de Brown y experto en biomecánica de la locomoción, y que no participó en la investigación. "Han ideado un dispositivo de ayuda y lograron disminuir el costo energético de caminata. Eso es una gran cosa porque caminar ya es muy "económico" en materia energética. Y lo logaron con un dispositivo muy simple, pero inteligente." 

El dispositivo en cuestión fue el resultado de ocho años de trabajo de Steve Collins y Greg Sawicki.

 "Caminar es más complicado de lo que parece", dijo Collins, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad Carnegie Mellon. "Todo el mundo sabe caminar, pero en realidad no sabe cómo caminar." 

Collins, Sawicki y Bruce Wiggin lograron un éxito donde otros habían fracasado gracias a la realización de un análisis cuidadoso de la biomecánica de la marcha humana. 

Luego diseñaron un dispositivo sencillo y liviano cuya acción es capaz de aliviar el trabajo del músculo de la pantorrilla de sus esfuerzos mientras no está haciendo trabajo productivo. 

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Los estudios revelaron que el músculo de la pantorrilla genera energía no sólo cuando se impulsa el cuerpo hacia adelante, sino también cuando se llevan a cabo otras partes de la pisada. Y en esos momentos está tenso y sigue consumiendo energía metabólica aunque no aporte fuerza al movimiento. 

Con esta idea en mente, el equipo creó un exoesqueleto de tobillo que descarga algunas de las fuerzas musculares de la pantorrilla, lo que reduce la tasa metabólica energética global. 

En el desarrollo del dispositivo, el equipo de investigación se enfrentó a un reto. Al colocar objetos pesados en las piernas, hay una sanción inicial que incrementa sus costos de energía.  

A lo largo de varios años y muchos diseños iterativos, el equipo desarrolló un diseño de fibra de carbono que es ultra-liviano, pero robusto y funcional. Todo el dispositivo pesa aproximadamente 500 gramos por cada pierna. 

Según los expertos, el dispositivo es un triunfo de la elegancia, la sencillez y las intervenciones bio-mecánicas más complejas. 

"Este es un resultado inesperado y sin precedentes, con la posibilidad de mejorar una actividad humana tan familiar como es el caminar", resumió Jordan Berg, director de programas de la National Science Foundation. Y agregó: "es un gran ejemplo de cómo la investigación básica puede conducir a nuevos dispositivos beneficiosos". 

Uno de los objetivos a largo plazo del proyecto de Collins y de Sawicki es utilizar, estos exoesqueletos para ayudar a personas con problemas de movilidad. "Es posible imaginar que estos dispositivos sean usados en las extremidades afectadas por personas que tienen, por ejemplo, secuelas permanentes tras un accidente cerebrovascular", dijo Collins.  

En el futuro, el equipo tiene la intención de probar el dispositivo actual con las personas que tienen una variedad de problemas de movilidad para determinar qué diseños que podría funcionar mejor para las diferentes poblaciones. También están interesados en el desarrollo de componentes de exoesqueleto para la rodilla y la cadera, donde creen que pueden ser capaces de cosechar beneficios aún mayores. 

 

A:I