A 30 minutos en coche al suroeste de Zúrich: en el linde del bosque de la tranquila localidad de Affoltern se encuentra el Rehabilitación infantil Suiza. Un moderno edificio de hormigón. Fuera, en el patio de recreo, los niños pasan la tarde con sus padres. Dentro, el profesor Hubertus van Hedel y su equipo trabajan en un importante desarrollo técnico: un exoesqueleto de mano.
Se trata de "sistemas que siguen la forma del cuerpo humano", explica van Hedel, "y están conectados a la mano desde el exterior, igual que la nuestra". Este "esqueleto externo" garantiza que se puedan realizar determinados movimientos con la mano humana.
Cualquier cosa menos futurista
El equipo de investigación de Van Hedel ha desarrollado un primer exoesqueleto de mano totalmente motorizado y ponible: Abrir botellas, cortar pan, recoger botones del suelo y sujetar naipes mediante robótica. El dispositivo está especialmente diseñado para niños y jóvenes con daños cerebrales congénitos o adquiridos, lo que significa que sólo pueden mover las manos de forma limitada.
Pexo - como se llama el dispositivo- parece cualquier cosa menos futurista: cada dedo consta de tres finas ballestas en la parte superior que funcionan como tendones y están conectadas a un motor mediante cables. El dispositivo se activa por control de voz o con un botón azul. Entonces las ballestas móviles ejercen una ligera presión sobre los dedos humanos y la mano biológica del paciente se cierra o se abre. La electrónica, los motores y la batería están alojados en un módulo trasero que pesa unos dos kilogramos.
Pexo el cocodrilo
El módulo de mano verde brillante se asemeja a un cocodrilo. Esto se debe a que el diseño está pensado para satisfacer las necesidades de los niños, como explica Jan Dittli, ingeniero de la ETH de Zúrich: "Desarrollamos diferentes tamaños para ofrecer a los niños de entre cinco y 18 años un tamaño adecuado."
Pero el exoesqueleto sigue teniendo limitaciones mecánicas: Los dedos no pueden controlarse individualmente. Sólo el pulgar y los cuatro dedos restantes juntos pueden activarse por separado para abrir o cerrar la mano. Tocar el piano: De ninguna manera. Pero sólo así es posible el bajo peso del exoesqueleto desde el punto de vista de la ingeniería. El módulo de la mano pesa unos 120 gramos, menos que un teléfono inteligente.
Los inicios de la investigación
El equipo de Van Hedel ha evitado deliberadamente la tecnología de sensores o incluso el control mediante conexiones con los nervios o el cerebro. Aunque esto es apasionante desde el punto de vista médico, la investigación aún está en pañales. Hasta ahora, los dispositivos robóticos terapéuticos han sido muy voluminosos, pesados y grandes. Con Pexo, los niños y jóvenes pueden practicar fácilmente movimientos con objetos cotidianos y levantar cosas que pesan hasta medio kilo. La gran tableta de chocolate no supone ningún problema, pero el cartón de leche lleno está al límite.
Los exoesqueletos operados robóticamente se desarrollaron por primera vez en el ejército a principios del milenio y más tarde con fines terapéuticos. Ya existen robots de marcha para pacientes con ictus o parapléjicos, por ejemplo para ponerse de pie, caminar o agarrar.
Traje de potencia para la industria
Mientras tanto, las empresas artesanales, la industria del automóvil, los proveedores de servicios logísticos y las instituciones asistenciales también están interesadas en los exoesqueletos. Por ejemplo, para los robots vestibles que se encargan de levantar cargas al tiempo que protegen la columna vertebral de los empleados. Las fuerzas que actúan sobre la columna vertebral, los hombros y el cuello son asumidas y desviadas por el exoesqueleto. ¿Los ámbitos de aplicación? Dondequiera que se realicen tareas físicamente exigentes. Por ejemplo, cuando hay que pesar a diario varias toneladas de piezas de recambio, carrocerías de coches, maletas o sacos de cemento, o cuando hay que levantar a pacientes encamados en residencias de ancianos. Este potencial también ha sido reconocido por el fabricante alemán de prótesis Ottobock. Ven el segmento de los exoesqueletos como un mercado mayor que el de las prótesis a largo plazo, según declaró recientemente el director general de Ottobock, Oliver Jakobi, al Frankfurter Allgemeine Zeitung. Ya este año espera duplicar el volumen de negocio en este segmento.
Los exoesqueletos pueden dividirse en dos tipos: Los modelos pasivos no tienen ni motores ni baterías. Transfieren cargas a otras partes del cuerpo del usuario mediante muelles y cables.
A diferencia de los exoesqueletos activos, como los fabricados por la empresa de Augsburgo Biónica alemana. La empresa fabrica diferentes trajes de fuerza. Éstos tienen motores que aumentan la fuerza y realizan el levantamiento. Por ejemplo, el Cray X: un llamado Traje de poder Exoesqueleto diseñado para mejorar el rendimiento físico de los trabajadores y desarrollado específicamente para su uso en la industria manufacturera al levantar y bajar cargas en palés o estanterías.
El exoesqueleto ayuda a reducir la tensión en la parte superior del cuerpo y evitar así la fatiga muscular y las lesiones. Funciona de forma similar al exoesqueleto de mano de Kinder-Reha Schweiz, se sujeta mediante lazos en las piernas y en la parte superior del cuerpo mediante un chaleco.
Un mercado enorme
Cray X es modular, lo que significa que el exoesqueleto puede configurarse individualmente en función del área de uso y las necesidades del usuario. También puede equiparse con diversos sensores y sistemas de monitorización para controlar al usuario y su trabajo y recopilar datos sobre el rendimiento y la carga.
German Bionic no es la única empresa que experimenta con exoesqueletos y ofrece este tipo de dispositivos. Numerosas start-ups están retozando en este campo. Según la empresa india de análisis MarketsandMarkets el mercado mundial de exoesqueletos crecerá de forma constante y alcanzará un valor de 6.800 millones de dólares estadounidenses en 2025. Otros institutos de investigación de mercado estiman el volumen de negocio de los exoesqueletos industriales en 20.000 millones de dólares estadounidenses para 2030; en 2016 aún era de 96 millones de dólares estadounidenses.
Prevención sanitaria y evaluación de riesgos
Un estudio de laboratorio realizado por el Instituto Fraunhofer de Flujo de Materiales y Logística demostró que el uso de exoesqueletos en la fabricación tiene un efecto positivo en la productividad. La eficacia del trabajo aumentó hasta un 25%. Los empleados pudieron trabajar más rápido y durante más tiempo gracias al uso de exoesqueletos sin mostrar signos de fatiga. El estudio se realizó en colaboración con varias empresas que ya utilizan exoesqueletos en su producción.
Los investigadores también descubrieron que los empleados sufrían menos trastornos musculoesqueléticos y esguinces como resultado del uso de exoesqueletos. El uso de exoesqueletos ayudó a reducir el riesgo de lesiones por esfuerzo repetitivo durante actividades físicamente exigentes.
Sin embargo, también hubo críticas al uso de exoesqueletos en la industria. Por ejemplo, se criticó que los exoesqueletos siguen siendo bastante pesados y voluminosos, por lo que pueden limitar la movilidad de los empleados. Además, algunos exoesqueletos siguen siendo bastante caros, lo que dificulta su uso en las empresas más pequeñas. Y faltan estudios a largo plazo para evaluar las consecuencias en un uso industrial real. Entre ellas se incluyen posibles efectos secundarios como la pérdida de masa muscular con exoesqueletos activos o el aumento de la tensión en el sistema cardiovascular con sistemas para trabajos por encima de la cabeza.
De vuelta a la rehabilitación infantil de Suiza. Wanda [nombre real conocido por los redactores] entra en la sala de tratamiento; es una de los cerca de 240 niños y adolescentes al año que pasan varias semanas o, como esta niña de 14 años, incluso meses en rehabilitación. El motivo: luchan contra las secuelas de lesiones medulares o cerebrales tras accidentes cerebrovasculares, por ejemplo.
Terapia de esfuerzo
Wanda también sufrió un derrame cerebral hace un año y ya no podía mover correctamente el brazo, la pierna y la mano izquierdos. La rehabilitación intensiva ha cambiado todo eso. Wanda vuelve a hablar con fluidez, pero su mano sigue sin querer moverse tan bien como antes.
Ahora tiene que utilizar el exoesqueleto de mano para coger pequeños bloques de construcción de una caja de madera y colocarlos por encima de un tabique en una segunda caja. Lo que es fácil para otros niños es difícil para Wanda.
Da la orden a través del control de voz de cerrar la mano, de repente los motores del exoesqueleto empiezan a zumbar suavemente. Sus dedos paralizados se curvan, agarra el pequeño bloque de madera y lo coloca en la caja opuesta.
Fantasía Star Wars
¿Llegarán los exoesqueletos de mano a aproximarse a las funciones de las manos reales? Van Hedel responde: No, la mano humana es demasiado delicada, demasiado complicada, para que su función pueda sustituirse artificialmente como la mano robótica de Luke Skywalker. Sigue siendo una fantasía de la Guerra de las Galaxias de la fábrica de sueños de Hollywood.
No obstante, un exoesqueleto podría ser útil para algunos niños con daños cerebrales, resume el director de la investigación. "Comercialmente, no se trata de un gran grupo objetivo" y añade: "La humanidad de una sociedad se demuestra precisamente en cómo trata a sus más débiles. Los niños son nuestro futuro".
Fuente: Exoesqueletos: como por arte de magia | Economía | DW | 07.04.2023