Los tropiezos y tropiezos con demasiada frecuencia conducen a caídas para los amputados que usan prótesis de pierna, pero una prótesis de pierna robótica que se desarrolla en la Universidad Carnegie Mellon promete ayudar a los usuarios a recuperar el equilibrio mediante el uso de técnicas basadas en la forma en que se controlan las piernas humanas.
Hartmut Geyer, profesor asistente de robótica, dijo que una estrategia de control ideada mediante el estudio de los reflejos humanos y otros sistemas de control neuromuscular ha demostrado ser prometedora en la simulación y en las pruebas de laboratorio, produciendo caminatas estables en terreno irregular y una mejor recuperación de los viajes y empujones.
En los próximos tres años, como parte de un estudio de la Iniciativa Nacional de Robótica de $ 900,000 financiado a través de la National Science Foundation, esta tecnología se desarrollará y probará aún más utilizando voluntarios con amputaciones por encima de la rodilla. Uniéndose a Geyer en el equipo de investigación están SteveCollins, profesor asociado de ingeniería mecánica y robótica, y Santiago Muñoz, protésico ortésico e instructor certificado en el Departamento de Ciencia y Tecnología de Rehabilitación de la Universidad de Pittsburgh.
"Las prótesis motorizadas pueden ayudar a compensar la falta de músculos de las piernas, pero si los amputados tienen miedo de caerse, no las usarán", dijo Geyer. "Las prótesis de hoy intentan imitar el movimiento natural de las piernas, pero no pueden responder comouna pierna humana sana podría tropezar, tropezar y empujar. Nuestro trabajo está motivado por la idea de que si entendemos cómo los humanos controlan sus extremidades, podemos usar esos principios para controlar las extremidades robóticas ".
Esos principios podrían ayudar no solo a las prótesis de pierna, sino también a los robots con patas. Los últimos hallazgos de Geyer que aplican el esquema de control neuromuscular a las piernas protésicas y, en simulación, a los robots de pie de tamaño completo, se presentaron recientemente en la Conferencia Internacional IEEE sobre Robots Inteligentesy Systems en Hamburgo, Alemania. Un próximo trabajo en IEEE Transactions on Biomedical Engineering se centra específicamente en cómo este esquema de control puede mejorar la recuperación del equilibrio.
Geyer ha estudiado la dinámica de caminar con las piernas y el control motor durante la última década. Entre sus observaciones está el papel de los músculos extensores de las piernas, que generalmente trabajan para enderezar las articulaciones. Él dice que la retroalimentación de fuerza de estos músculos responde automáticamente a las perturbaciones del suelo, ralentizando rápidamente el movimiento de la pierna o extendiendo la pierna aún más, según sea necesario.
El equipo de Geyer ha evaluado el modelo neuromuscular mediante simulaciones por computadora y un dispositivo accionado por cable de aproximadamente la mitad del tamaño de una pierna humana, llamada la pierna neuromuscular robótica 2. El banco de pruebas de piernas fue financiado por el Instituto Nacional de Niños Eunice Kennedy ShriverSalud y Desarrollo Humano.
Los investigadores descubrieron que el método de control neuromuscular puede reproducir patrones de caminata normales y que responde eficazmente a las perturbaciones a medida que la pierna comienza a balancearse hacia adelante y tarde en el columpio. Señaló que se necesitará más trabajo, porque el esquema de controlaún no responde de manera efectiva a las perturbaciones a mitad del swing
Las prótesis motorizadas tienen motores que pueden ajustar el ángulo de la rodilla y el tobillo durante la marcha, lo que permite una marcha más natural. Estos motores también generan fuerza para compensar los músculos faltantes, lo que hace que sea menos tarea física para que un amputado camine y les permite caminar.moverse tan rápido como una persona sana
Geyer dijo que más de un millón de estadounidenses han tenido una amputación de pierna y se espera que ese número se cuadruplique para 2050. Alrededor de la mitad de la población de amputados informa que tiene miedo de caerse y un gran número dice que la incapacidad para caminar en terrenos irregulares limita su calidadde vida.
"La prótesis robótica es un campo emergente que brinda la oportunidad de abordar estos problemas con nuevos diseños de prótesis y estrategias de control", dijo Geyer.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Carnegie Mellon . Original escrito por Byron Spice. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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