El tobillo robot es mejor que los resortes
De acuerdo con la Universidad de Stanford, donde se llevó a cabo la investigación, el exoesqueleto, que funciona adecuadamente con un motor, redujo el costo de energía de correr en un 15% en comparación con correr sin el exoesqueleto. Mientras que si el exoesqueleto tenía el poder de imitar un resorte, correr era un 11% más difícil que correr sin exoesqueleto.
"Cuando las personas corren, sus piernas se comportan como un resorte, por lo que nos sorprendió mucho que la asistencia similar a un resorte no fuera efectiva", dijo el ingeniero mecánico de Stanford Steve Collins. "Todos tenemos una intuición sobre cómo corremos o caminamos, pero incluso los científicos todavía están descubriendo cómo el cuerpo humano nos permite movernos de manera eficiente".
Equipado sin energía, el exoesqueleto hizo que sea un 13% más difícil de correr que sin nada equipado, por lo que la asistencia de "resorte" fue solo un 2% más fácil que el exoesqueleto sin energía.
Había un exoesqueleto por pierna, operado por motores remotos a través de cables Bowden.
Cada uno era de acción simple, tirando en paralelo con el tendón de Aquiles, con un marco de fibra de carbono pivotante (en el tobillo) alrededor de la espinilla y el pie que transfiere esta fuerza a una fuerza hacia abajo debajo de la bola del pie, sin necesidad de la articulación del pie o el tobillo estar involucrado.
En el modo de resorte, el sistema imitaba un resorte que corría paralelo a la pantorrilla, almacenando energía durante el comienzo del paso y descargando esa energía a medida que los dedos de los pies empujan.
En modo motorizado, ayudó a extender el tobillo al final de un paso de carrera.
“La asistencia eléctrica eliminó gran parte de la carga energética de los músculos de la pantorrilla. Fue muy elástico y muy hinchable en comparación con la carrera normal ", dijo el investigador Delaney Miller. “Hablando por experiencia, eso se siente realmente bien. Cuando el dispositivo proporciona esa asistencia, sientes que podrías correr para siempre ".
Once corredores probaron los tobillos del exoesqueleto, cada uno aclimatado a usarlos. En cada caso, la respuesta del exoesqueleto se ajustó al ciclo y las fases de la marcha del individuo. La producción energética humana se evalúa midiendo los niveles de oxígeno respiratorio y dióxido de carbono.
Según la universidad, el ahorro de energía indica que un exoesqueleto motorizado podría aumentar la velocidad de carrera hasta en un 10%.
"Casi se puede considerar como un medio de transporte", dijo el ingeniero mecánico Guan Rong Tan. "Podrías bajar de un autobús, golpear un exoesqueleto y recorrer las últimas una o dos millas para trabajar en cinco minutos sin sudar".
La Universidad de Stanford trabajó con la Universidad Carnegie Mellon, la Universidad de Gante y Nike.
El trabajo está cubierto en ‘Mejora de la economía energética del funcionamiento humano con asistencia de exoesqueleto de tobillo con y sin motor‘ publicado por Science Robotics.
Crédito de imagen: Farrin Abbott