Una tesis doctoral llevada a cabo en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de la Universidad de La Rioja (España) ha desarrollado un sistema portable de sensores integrados para el diseño más eficiente de exoesqueletos, estructuras que permiten a pacientes con lesiones de médula espinal caminar con la asistencia de muletas.

Íñigo Sanz Peña ha obtenido el grado de doctor por la Universidad de La Rioja tras la defensa de su tesis doctoral ‘Sistema portable de sensores integrados para la adquisición de datos hacia el diseño de exoesqueletos’.

Dirigida por Julio Blanco y Joo H. Kim, de la New York University en el marco del programa de Doctorado ‘Innovación en Ingeniería de Producto y Procesos Industriales’, ha logrado la calificación de sobresaliente ‘cum laude’ con mención internacional al título.

En la última década, las investigaciones en el campo de la ingeniería aplicada a la biomecánica del movimiento humano han llevado a desarrollar diferentes dispositivos de asistencia al movimiento denominados exoesqueletos o werable robots; permitiendo a pacientes con lesiones de médula espinal caminar con la asistencia de muletas.

Sin embargo, el coste de adquisición, mantenimiento y las exigentes validaciones como dispositivo médico, limitan su uso a investigaciones y terapias de rehabilitación en hospitales y centros médicos.

El diseño de exoesqueletos implica el conocimiento del movimiento humano, lo que implica necesidad de obtener los parámetros de posición, velocidad y aceleración de las partes del cuerpo durante el movimiento.

Los sistemas convencionales de captura del movimiento basados en cámaras y marcadores, implican un alto coste y personal cualificado, lo cual se traduce en un aumento del coste final del dispositivo.

La tesis doctoral de Íñigo Sanz Peña aporta el diseño de un sistema portable de sensores integrados para la adquisición de datos, que reemplazan la necesidad de empleo de sistemas convencionales de cámaras y marcadores.

El prototipo es, en sí mismo, un exoesqueleto de diseño evolutivo basado en una estructura fabricada mediante impresión 3D que registra el movimiento del cuerpo a través del uso de sensores integrados en cada articulación.

Este sistema portable permite adquirir los datos referidos al movimiento de las extremidades superiores mediante sensores inerciales adheridos a la ropa. La fuerza de contacto con el suelo se registra mediante el empleo de suelas sensitivas.

El uso de sensores integrados en el exoesqueleto para las extremidades inferiores, ofrece además una herramienta física para el diseño y simulación de exoesqueletos. Su diseño evolutivo permite adaptarlo a diferentes necesidades, proporcionando así una herramienta a investigadores implicados en el diseño de exoesqueletos y permitiendo la instalación de actuadores eléctricos para la asistencia al movimiento de las extremidades inferiores durante la marcha.

El sistema desarrollado permite reemplazar el uso de equipamiento convencional, independientemente del ambiente de aplicación –ya sea en ambientes de interior o exteriores- a un coste accesible. Una herramienta de visualización ‘online’ y un modelo matemático multi-cuerpo completan el sistema.

En definitiva, este prototipo diseñado por Íñigo Sanz Peña resuelve el reto de incrementar la eficiencia en costes del proceso de diseño con el fin de mejorar la accesibilidad de la tecnología a un mayor número de personas. (Fuente: U. La Rioja)