Los seres humanos biónicos: la tecnología exoesqueleto es la redefinición de límites

En La era de El Mañana, una aclamada película de ciencia ficción publicado este verano, soldados a luchar contra los alienígenas con exoesqueleto mecánico que mejoran su fuerza, velocidad y agilidad. En la pantalla de plata, junto con las explosiones y los enemigos del otro mundo, las ideas parece una invención de Hollywood - pero es más a la realidad de lo que parece.

exoesqueleto investigación ha estado en marcha durante más de un siglo, lo que resulta en una serie de prototipos viables. Sorprendentemente, sin embargo, que se centran menos en una fuerza sobrehumana y más en la mejora de la resistencia y la calidad de vida. Los investigadores en el campo ver el futuro como una maratón en lugar de una carrera de velocidad.4 tecnologías que podrían cambiar el mundo4 tecnologías que podrían cambiar el mundoEn este momento es un momento tan emocionante para estar vivo, como la ciencia y la tecnología de la humanidad se precipita hacia adelante a tasas increíbles. ¿Quién hubiera pensado hace diez años que nos gustaría tener un acceso del tacto a todo ...Lee mas

Exo-Historia

exoesqueletos humanos han aparecido en las historias de ciencia ficción desde la década de 1950, pero el primer exoesqueleto real fue inventada más de un medio siglo antes por el inventor ruso Nicholas Yagn. A pesar de su país de residencia, decidió presentar una patente en la Oficina de Patentes de Estados Unidos en 1890. Él describió su invento como:

[...] un número de resortes adaptados para soportar el peso de todo el cuerpo y almacenar y acumular la potencia ejercida de este modo, junto con la potencia ejercida por el impulso de tales de peso muerto cuando está en movimiento. - Nicholas Yagn, inventor

Su exoesqueleto también utilizó “acumuladores de fluido comprimido” para almacenar energía. De acuerdo con Nicholas, su invento dio a los usuarios una mejor movilidad y reduce el esfuerzo de correr y saltar en el cuerpo. Lo sentimos, vapor-punk aficionados- esto no fue una máquina de la muerte de engranajes.

El primer exoesqueleto, llamado Hardiman, fue desarrollado por General Electric a finales de 1960. Masiva y brutal, el traje se parecía mucho a los enormes trajes de batalla imaginados por los autores de ciencia ficción. Fue diseñado para amplificar considerablemente la fuerza de un usuario, pero sus inventores nunca del todo clavado los controles y los requisitos de energía. Como se indica en el informe final del proyecto:

El problema de interfaz hombre-máquina en el prototipo Hardiman me ha sido muy grave. La ganancia de potencia alta, la complejidad del sistema multi-articulado y el acoplamiento íntimo del hombre y la máquina imponen muchas restricciones de diseño e hicieron grandes exigencias en la tecnología existente.

El fracaso de Hardiman demostró la extrema dificultad de desarrollar un exoesqueleto con la tecnología de la época. Otro intento no se hizo hasta principios de 1990, cuando los investigadores de Kawasaki comenzó a trabajar en la asistencia eléctrica Traje, un exoesqueleto diseñado para ayudar a los profesionales médicos se mueven los pacientes inmóviles.

Una explosión de nuevo desarrollo se produjo después de la vuelta del siglo. compañía japonesa Cyberdyne introdujo el concepto exoesqueleto HAL-3, Berkeley desarrolló un exoesqueleto parte inferior del cuerpo llamada Bleex para ayudar a los soldados llevan cargas pesadas a través de largas distancias, y Honda ha creado un par de exoesqueletos parte inferior del cuerpo diseñados para personas parcialmente móviles que de otro modo podrían necesitar una bastón o un andador.

Encendiendo

El proyecto Hardiman no es el tipo de traje de la mayoría de la gente piensa cuando se le dijo a imaginar un exoesqueleto. Muchos de nosotros recuerdan imágenes de la ficción, como el famoso exoesqueleto pilotado por Sigourney Weaver (o más bien, el especialista escondido detrás de ella) en Extranjeros.

Un exoesqueleto masiva sin duda puede wow una audiencia, pero su uso práctico es limitado. Baterías todavía carecen de la resistencia necesaria para alimentar una máquina bestial durante largos períodos de tiempo, y un gran exoesqueleto no hace mucho una carretilla elevadora, grúa u otro vehículo ya no pueden alcanzar. exoesqueletos modernos se centran en la mejora de los seres humanos en formas prácticas que pueden ser de utilidad cada día en una variedad de situaciones.

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Uno de los diseños más recientes es la carga del portador universal humano, o HULC, un exoesqueleto militar diseñado por Lockheed-Martin para mejorar en gran medida las capacidades físicas de los soldados. La idea básica, según lo declarado por Jim director del programa de Ni y detallado en un comunicado de prensa de la compañía, es aumentar la resistencia y la fuerza mientras que también disminuye el riesgo de lesiones.

Se [HULC] permite a los soldados a hacer cosas que no pueden hacer hoy en día, al tiempo que ayuda a protegerlos de lesiones musculoesqueléticas. - Jim Ni, director del programa HULC

Eso no suena muy diferente de los beneficios Nicholas Yagn demandaban su exoesqueleto hace más de un siglo, pero la tecnología moderna significa que los investigadores pueden realizar mejor la idea. HULC puede ayudar soldaduras llevan cargas de hasta 200 libras en terrenos diversos y reducir al mínimo el riesgo de lesiones que podrían frenar un soldado en el campo. Las baterías de energía del exoesqueleto, que pesa más de cincuenta libras, y la vida se puede extender hasta 72 horas con un equipo especial.

Sin embargo, Lockheed-Martin no es la única compañía en este campo. Raytheon ha pasado los últimos ocho años el desarrollo de la XOS, que espera llenar el mismo papel que el HULC. A diferencia de su competidor, sin embargo, el XOS cubre una porción sustancial de cuerpo inferior y superior del usuario. Sus inventores citan una capacidad de carga máxima similar de al menos 200 libras, pero el aumento de la fuerza se extiende a los brazos, que pueden albergar hasta cincuenta libras con poco esfuerzo.

No sólo para los soldados

En Japón, por su parte, Cyberdyne ha continuado el desarrollo de su HAL-5 exoesqueleto. A diferencia de sus pares estadounidenses, este dispositivo está construido para uso civil y no militar. La compañía está investigando varios modelos para uso de los trabajadores de la industria, los profesionales de respuesta a desastres personales y médicos.

Un modelo de extremidad inferior diseñada para ayudar a rehabilitar a las personas con problemas de movilidad relacionados con la lesión ha sido aprobado para su uso en Europa y está siendo utilizado en los ensayos clínicos. El primer ensayo, terminado en abril de este año, sugiere el exoesqueleto proporciona una “mejora muy significativa” a la movilidad en caso de desgaste y, con el tiempo, mejora la capacidad del mismo paciente que se mueva sin el exoesqueleto. Sólo ocho pacientes fueron parte del estudio, sin embargo, de manera más trabajo que debe hacerse para confirmar los beneficios de HAL.

Vídeo: Lokomat: Exoesqueleto robótico al servicio de la rehabilitación

Otra exoesqueleto civil recibiendo atención es el ReWalk, un exoesqueleto parte inferior del cuerpo que se ajuste a una función similar a la HAL. El ReWalk utiliza motores de baja potencia en las piernas para ayudar en la movilidad al tiempo que ofrece todos los días de duración de la batería. A diferencia de la HAL, el ReWalk debe ser utilizado con los bastones, pero también es más a lo largo de su desarrollo y ha sido aprobado en varios países. El ReWalk se puede utilizar para la rehabilitación o se puede comprar para uso personal como una alternativa a una silla de ruedas o scooter.

Baterías no incluidas

FORTIS, que acaba de comenzar las pruebas de este año, es el más nuevo exoesqueleto de Lockheed-Martin. Aunque la primera ronda de pruebas está siendo realizado por la Armada, este exoesqueleto, a diferencia de HULC, es sólo para uso civil. Refuerza el cuerpo del usuario, reduciendo la tensión de manejo de las herramientas pesadas Mecánica de la Armada a menudo utilizan para reparar barcos.

Con el uso del exoesqueleto FORTIS, los operadores pueden soportar el peso de esas herramientas pesadas durante largos períodos de tiempo con menor fatiga. - Adam Miller, director de nuevas iniciativas, Lockheed-Martin

Aunque carece de baterías, FORTIS tiene capacidades impresionantes. Puede ayudar a los usuarios con capacidad para 36 libras sin esfuerzo. “” Eso puede no parecer mucho al principio, pero recuerda que los mecánicos utilizan estas herramientas para horas todos los días. Cualquier sustancial de peso puede llegar a ser agotador después de unos minutos. El exoesqueleto también ayuda a transferir estas cargas al suelo, lo que reduce la tensión en la espalda y las piernas del usuario.

Este tipo de exoesqueleto, si resultara exitosa, podría ser un importante beneficio para la construcción y los trabajadores industriales que tienen que levantar cargas moderadas en varias ocasiones a lo largo del día. lesiones relacionadas con el trabajo son todavía comunes en estos campos y, con el tiempo, puede reducir en gran medida la calidad de vida de los veteranos de estos campos.

la falta de poder de Fortis también reduce la complejidad y el costo, por lo que la idea más aceptable para el despliegue a gran escala. Dicho esto, sin embargo, Fortis es aún muy temprano en su desarrollo- se anunció por primera vez el mes pasado. La mayoría de los otros proyectos exoesqueleto han estado en desarrollo durante años, y en algunos casos décadas, por lo que este proyecto aún tiene un camino por recorrer.

Siendo humano, pero mejor

El enfoque del exoesqueleto moderna ha pasado de aumentar la fuerza y ​​la velocidad a la mejora de la resistencia. En este sentido, el objetivo no es para hacernos mucho más rápido o más fuerte que antes, pero en lugar de hacernos más duradero y mejorar nuestra calidad de vida. Si bien no es glamuroso, este enfoque hace sentido- conquistamos levantar cargas pesadas con la carretilla elevadora.

Lesiones y el cansancio, sin embargo, son los enemigos que hemos todavía a la derrota. A, soldado herido cansado es probable que reduzca toda su unidad y es menos capaz de responder a las amenazas, y una estimación de 2013 se encontró en el lugar de trabajo lesiones cuestan hasta $ 250 mil millones al año en los Estados Unidos solamente. La reducción de la tensión y aumentar la resistencia puede beneficiar a todos, desde la infantería en la batalla para trabajadores de la salud entre los pacientes lechos móviles, por lo que probablemente veremos exoesqueletos siguen este nuevo enfoque en la próxima década. Exoesqueletos no nos darán fuerza sobrehumana o velocidad de vértigo - al menos no en el corto plazo. Pero que nos ayudarán a vivir más tiempo, una vida mejor.Cómo la tecnología pueden influir en la evolución humanaCómo la tecnología pueden influir en la evolución humanaNo hay ni un solo aspecto de la experiencia humana que no ha sido tocado por la tecnología, incluyendo nuestros propios cuerpos.Lee mas