La evolución de la tecnología ha llevado a la creación de una multitud de innovaciones que mejoran la vida de las personas. Una de estas innovaciones es la inteligencia artificial (IA), que ha transformado varias industrias, incluida la de los exoesqueletos. Utilizada en una variedad de campos, desde la medicina hasta la ingeniería, la IA puede ayudar a mejorar los movimientos de un exoesqueleto, haciendo que las personas que lo usan consuman menos energía y reduzcan sus niveles de estrés.
Un estudio reciente publicado en la prestigiosa revista Nature ha revelado un controlador superinteligente que utiliza los datos de la IA y las simulaciones virtuales para entrenar estructuras robóticas sin la necesidad de realizar pruebas humanas. Los exoesqueletos han demostrado ser beneficiosos para mejorar el movimiento de personas con y sin discapacidad, pero su adaptación requiere tiempo y dinero.
Según Hao Su, profesor de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial en la Universidad de Carolina del Norte y autor principal del estudio, las pruebas en humanos durante el desarrollo de controladores de exoesqueletos son muy extensas. La realización de estas pruebas en un entorno de simulación puede mejorar el proceso de desarrollo. “Con un modelo lo suficientemente preciso, se pueden emular sujetos con limitaciones de movimiento o afecciones específicas”, explica Su.
Los exoesqueletos portátiles estudiados corresponden a distintas articulaciones del cuerpo como la cadera, rodilla, hombro y mano. Estos dispositivos reducen el esfuerzo físico necesario, por ejemplo, para un trabajador de fábrica o un astronauta. Además, facilitan caminar y ponerse en cuclillas, mientras que otros dispositivos solo ayudan a caminar.
El dispositivo puede colocarse en una o varias articulaciones de la pierna y cuenta con motores incorporados para doblar o extender la articulación. Según Alexandra S. Voloshina, profesora del departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de California, esto permite que los músculos de la pierna se relajen y el sistema asuma la carga de trabajo.
Hasta ahora, el desarrollo de un exoesqueleto requería de un largo proceso de experimentación con muchas personas. Pero el modelo del estudio se basa en datos reales de una persona específica. La IA relaciona los datos de la articulación de la cadera (ángulo y velocidad), por ejemplo, con el perfil generado por el exoesqueleto.
El coste de un exoesqueleto es muy elevado porque implica esas horas de pruebas con humanos. En general, el precio oscila entre 46.000 y 116.000 euros. Sin embargo, el dispositivo del estudio sería más barato. “Tenemos previsto ponerlo a la venta a un precio de unos 2.000 y 3.000 dólares [unos 1.800-2.800 euros] gracias a la innovación del hardware y a los algoritmos basados en inteligencia artificial”, añade Su.
Los exoesqueletos actuales dependen de una fuente externa de energía para funcionar, señala Juan Ernesto Solanes, profesor de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universitat Politècnica de València. Sin embargo, la estructura robótica de cadera de la investigación generó la mayor reducción de tasa metabólica hasta la fecha, con una reducción del gasto energético del 24,3% para caminar, 13,1% para correr y 15,4% para subir escaleras.
El algoritmo impulsado por IA del sistema asiste tanto a jóvenes como a ancianos. El exoesqueleto de cadera ofrece mejoras para personas sin discapacidad, en actividades como caminar, correr y subir escaleras. Además, también se ha desarrollado un exoesqueleto pediátrico de rodilla que mejora la movilidad de niños con parálisis cerebral en entornos comunitarios.
Aunque el método del estudio es valioso para la investigación sobre el desarrollo de exoesqueletos, todavía hay limitaciones. Massimo Cenciarini, profesor de Ingeniería Mecánica de la Universitat Politècnica de Catalunya, se pregunta si funcionaría en actividades como saltar, o en tareas más dinámicas como girar, levantarse o sentarse.
Además, el sistema puede generar errores si los datos de entrenamiento son sesgados o incompletos, o por una mala selección de la arquitectura, admite Su. Sin embargo, y a pesar de estas limitaciones, Cenciarini predice que el método podría acelerar el desarrollo de políticas de control para otros exoesqueletos y acelerar el desarrollo de exoesqueletos para la asistencia y rehabilitación en trastornos neurológicos que afectan al movimiento, como en la enfermedad de Parkinson o un accidente cerebrovascular.
