Investigadores de SNU desarrollan un exotraje para levantar peso
Los nuevos avances en robótica podrían ayudar a ampliar los límites del cuerpo humano para hacernos más rápidos o más fuertes. Investigadores del Laboratorio de Biorrobótica de la Universidad Nacional de Seúl (SNU) desarrollaron un exotraje que corrige la postura humana.
En su artículo reciente describen el exotraje Movement Reshaping (MR), que, en lugar de aumentar alguna parte del cuerpo humano, se combina con el movimiento de una articulación para bloquear o desbloquear el movimiento de otra. El traje funciona de forma pasiva, sin baterías ni motor.
Por ejemplo, al intentar levantar un objeto pesado del suelo, la mayoría de nosotros se inclina por la cintura, una postura que favorece las lesiones. El dispositivo de SNU impide la postura inclinada y ayuda a corregirla hacia una sentadilla más segura.
En el artículo se afirma: «El enfoque habitual de corrección de la postura al levantar, que consiste en inmovilizar las articulaciones vulnerables mediante fijación, no basta para prevenir las lesiones de espalda derivadas de levantamientos repetidos. En su lugar, al levantar objetos pequeños pero pesados, toda la cadena cinética debe interactuar para lograr una serie de acciones de sentadilla y levantamiento».
«Llamamos a nuestra metodología «impedancia (resistencia) variable alimentada por el cuerpo», ya que podemos cambiar la impedancia de una articulación moviendo otra»
La mayoría de los dispositivos de asistencia, como HeroWear de Karl Zelik, están diseñados para reducir la fatiga del usuario, aportando potencia adicional y minimizando la interferencia con sus movimientos voluntarios. Por otro lado está el MR Exosuit, que se centra en transformar los movimientos de levantamiento del usuario en una forma de sentadilla segura, además de aportar fuerza adicional.
El traje MR fue diseñado para reducir las lesiones de trabajadores de fábricas y almacenes que realizan levantamientos repetitivos. Muchas lesiones relacionadas con levantar cargas se deben no solo a la fatiga muscular, sino también a la mala postura durante esa acción. Agacharse por la cintura es más fácil que hacer una sentadilla, y las personas tienden de forma natural a elegir la estrategia más cómoda.
Kiwon Kim, especialista en medicina de rehabilitación de la Facultad de Medicina de SNU, que también contribuyó al estudio, afirmó: «Como las consecuencias perjudiciales de estos movimientos cómodos pero poco seguros se desarrollan lentamente, las personas no perciben el riesgo a tiempo, como ocurre con la degeneración del disco».
Los investigadores diseñaron un mecanismo que bloquea la flexión de cadera cuando la persona intenta inclinarse y la desbloquea cuando intenta hacer una sentadilla.
«Conectamos la parte superior de la espalda con el pie mediante una estructura de tendón única, formada por cables de frenado verticales y una cinta de goma horizontal. Cuando la cadera está flexionada y la rodilla no lo está, el par de flexión de cadera se transmite al pie a través del cable de frenado, generando una fuerte resistencia al movimiento. Sin embargo, si las rodillas se separan lateralmente para hacer una sentadilla, el ángulo entre los tendones cambia y el par de flexión de cadera pasa a ser soportado por la cinta de goma»
El dispositivo se probó con diez personas que usaban el traje por primera vez. Nueve de los diez participantes modificaron su patrón de movimiento hacia una forma de sentadilla con el exotraje. Según los investigadores, esto supone una mejora del 35% en el índice medio de postura de los participantes. También señalaron una reducción del 5,3% en el consumo medio de energía metabólica de los participantes.
Los científicos trabajan actualmente en mejorar el MR Exosuit para probarlo en condiciones laborales reales. Las pruebas se planean para comenzar próximamente. En 2022, los investigadores pretenden comercializar el dispositivo, aunque todavía queda trabajo por hacer. La eficacia del traje fue confirmada en el artículo, pero no sus efectos a largo plazo con el uso continuado.
«En el futuro planeamos realizar un experimento en distintos ámbitos que requieren entrenar la postura al levantar cargas, por ejemplo, en entornos industriales, gimnasios y centros de rehabilitación»
Los ingenieros también planean seguir investigando para extender el principio de impedancia variable alimentada por el cuerpo a aplicaciones deportivas. Muchos deportes que involucran todo el cuerpo, como el golf, la natación y la carrera, requieren un entrenamiento adecuado de los movimientos para mejorar la seguridad y el rendimiento.
El equipo de investigación planea desarrollar ropa deportiva para el entrenamiento motor, adecuada para distintos deportes, utilizando materiales blandos como cables y gomas elásticas. El estudio de SNU demuestra que los tendones artificiales, cuya estructura difiere de la humana, pueden ayudar eficazmente a las personas a cambiar su patrón de movimiento.
La versión actual del exotraje puede usarse para prevenir movimientos de levantamiento inadecuados en pacientes con problemas graves de columna. Los científicos esperan que su diseño dé lugar a cambios en futuras investigaciones sobre robótica portátil. Han demostrado que los dispositivos portátiles no tienen por qué imitar la estructura anatómica original del cuerpo humano.
