“Estoy buscando comprar una celda de carga de 6 grados de libertad y me impresionaron las opciones de perfil bajo de Sunrise”. ----un experto en investigación de rehabilitación
Fuente de la imagen: Laboratorio de neurobiónica de la Universidad de Michigan
Con el auge de la inteligencia artificial, investigadores de Norteamérica y Europa han logrado avances impresionantes en la investigación y el desarrollo de la rehabilitación médica. Entre ellas, las prótesis con inteligencia artificial (prótesis robóticas) han despertado gran interés. Uno de los componentes clave de las prótesis con IA es la unidad de control de fuerza. Las prótesis tradicionales sujetan al usuario de forma fija, por lo que las demás extremidades y partes del cuerpo a menudo deben cooperar con la prótesis rígida para completar la acción. No solo la capacidad de movimiento es limitada, sino que también el movimiento es descoordinado. Es fácil caerse y desarrollar complicaciones secundarias, lo que genera más dificultades y desafíos para los pacientes. A diferencia de las prótesis tradicionales, las prótesis robóticas pueden proporcionar a los usuarios un soporte de equilibrio activo en lugar de pasivo según las condiciones del camino y los movimientos, lo que les permite actuar con mayor libertad y mejorar considerablemente su calidad de vida.
Fuente de la imagen: Diseño e implementación clínica de una pierna biónica de código abierto, Alejandro F. Azocar. Volumen de Nature Biomedical Engineering.
Según las estadísticas, hay al menos 300.000 amputados en Estados Unidos. En China, hay 24,12 millones de personas con discapacidad física, de las cuales 2,26 millones son amputadas, y solo el 39,8% han sido equipadas con prótesis. Las estadísticas de los últimos dos años muestran que en China el promedio anual de nuevas amputaciones es de aproximadamente 200.000 debido a accidentes de tráfico, accidentes industriales, accidentes mineros y enfermedades. El número de amputaciones debido a la diabetes está aumentando rápidamente. Las prótesis también deben reemplazarse a medida que envejecen. Además, los pacientes con debilidad muscular, atrofia muscular o hemiplejia también necesitan ayudas médicas como exoesqueletos para ayudarlos a ponerse de pie o moverse nuevamente. Por lo tanto, las prótesis y los exoesqueletos inteligentes más eficientes y confiables tienen una gran demanda en el mercado y una gran importancia social.
Fuente de la imagen: Laboratorio de sistemas de control locomotor de UT Dallas
Para controlar la fuerza de las prótesis inteligentes, se necesitan sensores de fuerza de 6 grados de libertad (GDL) que detecten los cambios en las condiciones de la carretera en tiempo real y controlen con precisión la magnitud de la fuerza. La complejidad de las condiciones de la carretera, la variabilidad de las acciones y las limitaciones de integración imponen requisitos muy exigentes a los sensores de fuerza de 6 GDL. No solo deben cumplir con los requisitos de alcance de fuerza y momento, sino también ser ligeros y delgados. Los usuarios afirmaron que, tras una investigación, descubrieron que, en el mercado, solo los sensores de fuerza de 6 GDL de la serie ultradelgada SRI M35 cumplen con todos estos requisitos.
La serie M35 incluye 18 modelos, todos con un grosor inferior a 1 cm, y el más pequeño mide tan solo 7,5 mm. Todos pesan menos de 0,26 kg, y el más ligero pesa tan solo 0,01 kg. Presentan una no linealidad e histéresis del 1 %, una diafonía inferior al 3 % y están fabricados con tecnología de galgas extensométricas de acero sobre lámina metálica. El excelente rendimiento de estos sensores delgados, ligeros y compactos se debe a los 30 años de experiencia en diseño de SRI, que se originaron en el maniquí de seguridad para automóviles y se han expandido a otros sectores. Estas tecnologías se utilizan actualmente en la investigación y el desarrollo de prótesis inteligentes para garantizar la seguridad de más personas.
Fuente de la imagen: Laboratorio de neurobiónica de la Universidad de Michigan, laboratorio de sistemas de control locomotor
Además, el precio de los sensores SRI es muy competitivo en comparación con los de otros importantes fabricantes de sensores de fuerza. Gracias a su sólida tecnología y precio asequible, la discreta marca SRI se ha popularizado y goza de gran popularidad entre los principales laboratorios de investigación en rehabilitación médica y la industria de prótesis robótica. En los últimos siete años, investigadores e ingenieros en biónica y biomecánica de Estados Unidos, China, Canadá, Japón, Italia, España y otros países han utilizado los sensores ultrafinos SRI en investigaciones innovadoras, han publicado numerosos artículos académicos y han logrado avances notables.
En el próximo artículo, presentaremos la aplicación de la serie ultrafina SRI M35 en el campo de la rehabilitación médica. Incluiremos los últimos resultados de investigación sobre prótesis y exoesqueletos inteligentes publicados en Nature y revistas de congresos del IEEE. ¡No se lo pierdan!
Referencia:
1. Población de pacientes y otras estimaciones de prótesis y ortesis en EE. UU., Maurice A. LeBlanc, MS, CP
2. Diseño e implementación clínica de una pierna biónica de código abierto, Alejandro F. Azocar. Volumen de Nature Biomedical Engineering.
3. Diseño y validación de una órtesis de rodilla-tobillo motorizada, de alta densidad de torque y alta retroaccionabilidad. Hanqi Zhu, Conferencia Internacional IEEE sobre Robótica y Automatización (ICRA) de 2017