Investigadores Desarrollan Exoesqueletos Robóticos Autónomos para Caminar

Los investigadores de robótica de la Universidad de Waterloo están trabajando en uno de los próximos grandes desarrollos dentro del campo de la robótica: exoesqueletos robóticos autónomos para caminar. La nueva tecnología, que incluye piernas protésicas, puede pensar y moverse por sí sola mediante el uso de inteligencia artificial (IA).

Los sistemas recién desarrollados dependen de una combinación de IA y visión por computadora para imitar la forma en que las personas caminan observando su entorno y ajustando los movimientos.

La investigación se publicó en la revista IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics. Formó parte de una serie más larga de artículos de investigación, y se titula “Simulación de la biomecánica de pararse a sentarse para exoesqueletos y prótesis robóticos con regeneración de energía”.

Brokoslaw Lashowski es una candidata a doctorado en ingeniería de diseño de sistemas. Actualmente lidera el proyecto de investigación ExoNet en la universidad.

“Estamos dando a los exoesqueletos robóticos visión para que puedan controlarse a sí mismos”, dijo Laschowski.

A pesar de que ya existen piernas de exoesqueleto controladas por motores, no son ideales debido al control manual requerido por los usuarios a través de aplicaciones de smartphone o joysticks.

“Eso puede ser inconveniente y cognitivamente exigente”, dijo Laschowski. “Cada vez que desea realizar una nueva actividad locomotora, debe detenerse, sacar su smartphone y seleccionar el modo deseado”.

IA y Cámaras Portátiles

Para mejorar este sistema y superar algunas de esas limitaciones, el equipo de investigación equipó a los exoesqueletos con cámaras portátiles y optimizó el software de computadora de IA para que la alimentación de video se procese de manera eficiente y precisa, reconociendo obstáculos como escaleras, puertas y varios otros aspectos del entorno.

El equipo de investigación ahora buscará enviar instrucciones a los motores, lo que permitirá que los exoesqueletos robóticos sean aún más impresionantes. Una vez que se logre esto, podrán subir escaleras y evitar varios obstáculos. Además, podrán analizar el movimiento actual del usuario, junto con el terreno que se avecina, para tomar las acciones adecuadas.

Laschowski es supervisada por John McPhee, profesor de ingeniería y presidente de investigación de Canadá en Dinámica de Sistemas Biomecatrónicos.

“Nuestro enfoque de control no necesitaría necesariamente el pensamiento humano”, dijo Laschowski. “Al igual que los autos autónomos que se conducen solos, estamos diseñando exoesqueletos y piernas protésicas autónomos que caminan por sí solos”.

Otro de los objetivos de los investigadores es mejorar la eficiencia energética de los motores para esqueletos robóticos utilizando baterías auto-cargables a través del movimiento humano.

Avanzando en los Exoesqueletos

El nuevo trabajo que proviene del equipo de investigación realmente lleva el desarrollo de los exoesqueletos al siguiente paso. En los últimos años, ha habido varios avances en el campo. Por ejemplo, Honda anunció en 2019 que estaban desarrollando exoesqueletos para aumentar la fuerza humana. Al mismo tiempo, se estaban utilizando exoesqueletos en Japón para ayudar a las personas a seguir trabajando a medida que envejecen.

Sin embargo, los esqueletos robóticos autónomos son mucho más difíciles de lograr, lo que hace que este nuevo avance sea emocionante y valioso.