Un equipo de ingenieros de Vanderbilt ha completado un proyecto de colaboración con la 101ª División Aerotransportada en Fort Campbell para diseñar y probar un exoesqueleto, el primero de su clase, que sirva de apoyo a los soldados del Ejército de Estados Unidos que participan en operaciones de sostenimiento y logística. El exoesqueleto -el Soldier Assistive Bionic Exosuit for Resupply, o SABER- está siendo preparado para su fabricación y comercialización por HeroWear y para su uso sobre el terreno por el Ejército.
Este trabajo forma parte del Proyecto Pathfinderuna vía para hacer avanzar la Mando de Futuros del Ejército objetivos de modernización. El Mando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE.UU., o DEVCOM, dirige el programa, que apoya la innovación de tecnologías inspiradas en los soldados, preparadas para las misiones y basadas en la investigación.
El año pasado, Profesor Asociado de Ingeniería Mecánica Karl Zelik recibió una inversión de $1,2 millones durante un año por parte de DEVCOM y el Instituto de Innovación Civil-Militar Inc. La financiación apoyó la colaboración con soldados de la 101ª División Aerotransportada para desarrollar SABER.
"Este enfoque ascendente, centrado en el soldado, y el propio diseño del exosuit son enormes desviaciones respecto a anteriores intentos de exoskeleton que fracasaron a la hora de satisfacer las necesidades de los soldados o lograr la adopción por parte del Ejército", dijo Zelik. "Pasamos los primeros meses centrados en entrevistar, observar y pasar tiempo con los soldados. No intentamos crear Iron Man, un traje complejo, de cuerpo entero, rígido y poco realista. En lugar de eso, empezamos por comprender en profundidad las necesidades de los soldados para desarrollar una herramienta portátil ligera, de bajo perfil y sin motor que les ayudara a proporcionar una asistencia muy necesaria sin ralentizar a los soldados ni interferir en otras tareas operativas."
Las evaluaciones biomecánicas revelaron que el traje de tres libras reducía la tensión en la espalda de los soldados en más de 100 libras mientras levantaban peso. Además, la mayoría de los soldados aumentaron su resistencia en más de un 60 por ciento mientras llevaban SABER. Un abrumador 90 por ciento de los soldados encuestados tras las pruebas operativas de campo en mayo de 2022 creían que el exosuit aumentaba su capacidad para realizar tareas laborales, y todos ellos informaron de que probablemente lo llevarían para su trabajo si se pusiera a su disposición.
"Hemos estado aquí fuera practicando misiones de fuego, preparándonos para disparar munición real, haciendo emplazamientos múltiples, levantando el obús, moviéndolo cuatro o cinco veces al día, y simplemente profundizando en la postura de defensa", dijo el sargento Alfredo Vela, de la 101ª División Aerotransportada, 3-320ª Artillería de Campaña, 13B. "Los trajes realmente me han ayudado, especialmente en la zona lumbar con todo el trabajo pesado que hemos estado haciendo. Realmente lo aprecio, sabiendo que hay una fuerza exterior fuera del ejército que está diseñando este equipo para ayudarnos a superarnos y hacer mejor nuestro trabajo."
El exosuit está pasando de la investigación y el desarrollo en Vanderbilt a la fabricación y comercialización por parte de HeroWear. En mayo de 2022, el DEVCOM SC empezó a financiar a HeroWear para que siguiera colaborando con los soldados en el perfeccionamiento del SABER y lo preparara para evaluaciones adicionales sobre el terreno y la producción en serie. HeroWear, donde Zelik trabaja como director científico, fabricará prototipos actualizados para los soldados a finales de este año.
"SABER es el ejemplo perfecto de cómo los investigadores de Vanderbilt extienden nuestra cultura de colaboración más allá de la universidad trabajando con socios internos y externos para catalizar nuevas ideas y avanzar en descubrimientos pioneros", dijo la vicerrectora de Investigación Padma Raghavan.
Antes de recibir la financiación Pathfinder para desarrollar SABER, el equipo de Zelik comenzó a trabajar con soldados en 2019 después de Vanderbilt firmó el primer acuerdo de asociación educativa con el Mando de Futuros del Ejército. Después, como parte de Pathfinder, los soldados participaron en frecuentes entrevistas, sprints de diseño y pruebas sobre el terreno, identificando los problemas críticos que obstaculizaban sus tareas diarias sobre el terreno.
El sobreesfuerzo físico destacó como un problema que necesitaba una solución rápida. Los soldados trabajaron junto a investigadores de Vanderbilt, ingenieros, expertos en traducción tecnológica y otros socios militares para codesarrollar y probar los prototipos SABER. Tras 12 meses de desarrollo iterativo, el equipo de Zelik completó sus primeras evaluaciones de SABER a finales de año con unos 25 soldados en tres bases del Ejército:
- Fort Campbell para pruebas de ergonomía y rendimiento
- Fort Sill para demostrar las capacidades del Equipo Transfuncional de Fuegos de Precisión de Largo Alcance y de las Direcciones de Integración de Desarrollo de Capacidades de Fuego y Mantenimiento, que dirigen cada una un esfuerzo de modernización de la artillería de campaña y de los equipos del Ejército.
- Fort Knox para pruebas operativas de campo durante ejercicios con fuego real con el 3-320º de Artillería de Campaña
Durante el año pasado, más de 100 soldados participaron en el diseño y las pruebas del exosuit. Los comentarios de los soldados sobre la eficacia de SABER, en combinación con anteriores validación científicaes alentador, ya que a los soldados del ejército se les diagnostica 460 lesiones por uso excesivo de la espalda cada día, según el Centro de Salud Pública del Ejército de Estados Unidos. Las lesiones lumbares provocan más de un millón de días de trabajo perdidos o limitados para los soldados cada año.
"Me sentí muy bien. Mucho apoyo, especialmente en la espalda", dijo Spc. Marrero Rivera, 101ª División Aerotransportada, especialista en suministro de petróleo, 92F. "Me sentí mucho más seguro... Me ayudará a prevenir futuras lesiones... Formo parte de una unidad de distribución en la que movemos munición y ese tipo de cosas. Así que esto es definitivamente algo que nos vendría muy bien, especialmente para levantar cajas, mangueras y todo el resto de equipo pesado que movemos constantemente."
Las lesiones de espalda son sólo una de las preocupaciones que el Ejército está abordando con los investigadores de Vanderbilt. Otra es la impacto de las fuerzas de percusión de los aviones en el rendimiento y la salud de los soldados, investigado por Tonia RexProfesor de oftalmología y ciencias visuales, con el apoyo de la financiación inicial de Pathfinder. Estos dos proyectos son la punta del iceberg de Pathfinder en Vanderbilt. Varios equipos de investigadores transdisciplinares, soldados y socios industriales están colaborando en proyectos adicionales para ser pioneros en tecnologías que podrían beneficiar tanto a soldados como a civiles, haciendo avanzar las misiones complementarias del Mando de Futuros del Ejército y de Vanderbilt para modernizar aún más el Ejército de EE.UU. y mejorar la condición humana.
Fuente: Vanderbilt y la 101ª Aerotransportada colaboran en el desarrollo de un exoesqueleto para uso de soldados en el proyecto inaugural Pathfinder | Universidad de Vanderbilt (18.10.2022)