Exoesqueletos: más allá de la ciencia ficción

Quienes somos corredores lentos o somos reacios a correr y caminar pronto podríamos deslizarnos sobre un exoesqueleto liviano de la parte inferior del cuerpo y aumentar la velocidad y la facilidad de nuestro ejercicio, según varios estudios nuevos que examinan los efectos de estos dispositivos robóticos de alta tecnología. Los exoesqueletos personales o wearables, generalmente combinados con motores, cables, correas, resortes e ingenio, pueden asumir una parte sustancial del trabajo que hacemos cuando caminamos o corremos, según muestran los nuevos estudios, lo que potencialmente nos permite movernos mucho más rápido o más lejos. Incluso pueden juntar energía de ese movimiento, casi lo suficiente para cargar un teléfono celular.

Pero la última investigación sobre los exoesqueletos también lanza preguntas provocativas sobre qué queremos del ejercicio y si hacerlo más sencillo necesariamente lo mejora.

Los exoesqueletos han sido elementos básicos de la ciencia ficción desde siempre, permitiendo a los soldados, policías, hombres de todo el mundo y hasta los Avengers vencer, superar y sobrevivir a sus enemigos. En estas historias, los exoesqueletos tienden a ser de cuerpo completo, blindados, elegantes e indestructibles.

Los exoesqueletos que se están desarrollando en el mundo real en la mayoría de los laboratorios de movilidad humana no tienen nada que ver con la ciencia ficción. Algunos exoesqueletos modernos encierran gran parte del cuerpo, con el objetivo de ayudar a las personas paralizadas por una enfermedad o lesión en la columna a ponerse de pie y caminar. Pero la mayoría son dispositivos abreviados, centrados alrededor de las piernas o la parte superior del cuerpo. Algunos incluyen motores; otros se alimentan a sí mismos, generalmente por resortes; y algunos, conocidos como exotrajes, están hechos de materiales suaves y flexibles que se asemejen a la ropa. Todos brindan asistencia a los músculos y las articulaciones.

En algunos centros de rehabilitación y laboratorios, los exoesqueletos y exotrajes de la parte baja del cuerpo ya están siendo usados para mejorar las habilidades en la caminata de los pacientes que sufrieron un accidente cerebrovascular, adultos mayores y jóvenes con parálisis cerebral y otras discapacidades.

Pero tal vez lo más tentador y polémico tiene que ver con el uso de los exoesqueletos para el resto de nosotros, incluidas las personas jóvenes y saludables. En esta área de investigación, los científicos están desarrollando exoesqueletos para reducir los costos de energía de correr y caminar, haciendo que esas actividades sean menos fatigantes, más eficientes fisiológicamente y posiblemente más placenteras.

Hasta el momento, los resultados primarios son prometedores. En una serie de estudios realizados el año pasado en el Laboratorio de Biomecánica de la Universidad de Stanford (y financiados en parte por Nike), los investigadores descubrieron que los estudiantes terciarios podían correr con una eficiencia 15% superior en una cinta de ejercicios cuando utilizaban un prototipo personalizado de un exoesqueleto para la parte baja de las piernas. Estos cuentan con un marco liviano impulsado por un motor que se ata alrededor de las tibias y los tobillos de los corredores y una barra de fibra de carbono insertada en las suelas de sus zapatos. Juntos, estos elementos reducen la cantidad de fuerza que los músculos de las piernas necesitan producir para impulsarlos hacia adelante.

En caminos y senderos del mundo real, los dispositivos podrían permitirnos correr al menos un 10% más rápido que por nuestra cuenta, estiman los autores del estudio.

Otro dispositivo ligeramente modificado también aumentó la velocidad de los jóvenes al caminar, según un experimento separado del laboratorio de Stanford, publicado en abril. En ese estudio, los estudiantes caminaron aproximadamente un 40% más rápido, en promedio, cuando usaban un prototipo de exoesqueleto motorizado, mientras que quemaban aproximadamente un 2% menos de energía.

En esencia, la tecnología de los exoesqueletos podría ser considerada como un “análogo de las bicicletas eléctricas” pero para caminar no para pedalear, dijo Steven Collins, profesor de ingeniería mecánica en Stanford y uno de los principales autores de los estudios.

Al reducir el esfuerzo necesario para moverse, teóricamente, las máquinas motorizadas podrían animarnos a movernos más, tal vez viajar a pie, pasar el rato con cónyuges o amigos más rápidos o pasarlos por delante y llegar a lugares que de otro modo podrían parecer terriblemente montañosos o lejanos.

SORPRESA. Según un nuevo estudio sobre exoesqueletos, estos nuevos dispositivos lograrían que nuestros músculos cargaran los celulares. En ese experimento, publicado en mayo en Science, voluntarios jóvenes y sanos de la Queen’s University en Kingston, Ontario, usaban un exoesqueleto que incluía una mochila que contenía un pequeño generador, que estaba conectado a cables que llegaban hasta los tobillos.

Mientras los voluntarios caminaban durante 10 minutos, el dispositivo recogió parte de la energía mecánica creada por los músculos de sus piernas y la transmitió al generador, que la transformó en un cuarto de vatio de energía. La mayoría de los teléfonos móviles requieren varios vatios de energía para cargar su batería.

Al mismo tiempo, el exoesqueleto redujo el esfuerzo físico que implica dar cada paso en aproximadamente un 2,5%.

“Prevemos que nuestro dispositivo sirva como una fuente significativa de energía para alimentar pequeños dispositivos electrónicos”, dijo Michael Shepertycky, un recién doctorado en la Universidad de Queen, quien dirigió el nuevo estudio, haciéndolos útiles para caminatas fuera de la red eléctrica, extinción de incendios forestales o mientras se camina hacia la oficina.

Ninguno de los exoesqueletos que están diseñados para trotar o pasear mejor está disponible fuera de los laboratorios, aunque los investigadores esperan que eso cambie. “No tengo ninguna duda de que dentro de 10 años, exoesqueletos y exotrajes suaves y portátiles para mejorar la movilidad estarán disponibles comercialmente”, dijo Gregory Sawicki, profesor que dirige el laboratorio de Fisiología Humana de Robótica Portátil en la Universidad de Tecnología de Georgia en Atlanta.

Estudios de la Universidad de Stanford arrojan que los dispositivos usables para asistir el movimiento están cerca