Trabajo Exoesqueleto Final

7/31/2019 Trabajo Exoesqueleto Final

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Sistemas Protsicos e Implantables

Comparativa de los Dispositivos de Exoesqueleto enla Actualidad: Ventajas, Desventajas, Precio,

Mecanismo por el cual funciona


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Introduccin

Con el paso del tiempo la sociedad ha tenido que ir cambiando la percepcindel concepto de discapacidad, esto podra explicarse debido a la cantidad dehabitantes que sufre de una discapacidad permanente (motriz, sensorial, mental),la cual representa el 10% de la poblacin mundial, segn estadsticas publicadaspor la OMS. Debido a que esta cifra va en aumento, surge una real necesidad demejorar la calidad de vida de estas personas, es por esto que diversas empresasse han dedicado a la creacin y distribucin de prtesis y ortesis para mejorar oaumentar la independencia de las personas que presentan alguna limitacin.Dentro de este mbito podemos mencionar la creacin de exoesqueletos, el cualhace referencia a un esqueleto artificial utilizado de forma externa por el usuario,casi como si fuera ropa de vestir, el cual tiene como fin asistir movimientos y/oaumentar capacidades del cuerpo humano.

El primer exoesqueleto real surgi en 1961, como proyecto del Pentgono paraaumentar la capacidad fsica de sus soldados en situaciones de enfrentamientos

blicos, pero no se obtuvieron avances significativos, debido a que no era unproyecto viable en cuanto a la mecnica y costo de produccin para la poca. Sinembargo, la situacin cambio en el ao 2000 cuando la DARPA (Defense AdvanceResearch Project Agency) anunci un presupuesto de US$50 millones para eldesarrollo de exoesqueletos para aumentar y mejorar el rendimiento militar de sussoldados. El objetivo principal del proyecto era la creacin de dispositivos que nosolo aumentaran la fuerza y velocidad de los soldados, sino que tambin buscabala utilizacin individual de armas pesadas, mayor resistencia a proyectiles yagentes qumicos. Los dispositivos deban permitir que el usuario se cansaramenos y adems deban proporcionar espacio suficiente para el transporte demedicamentos, municin y alimentos.

El diseo de los exoesqueletos en el campo de la medicina y fisiologa tienecomo propsito ayudar en la marcha del paciente y/o aumentar la fuerza yresistencia de este. Los exoesqueletos tambin pueden ser utilizados de formaprovisoria como una herramienta de ayuda para recuperar la movilidad de lasextremidades, en pacientes que han sufrido algn accidente.

La tcnica ms utilizada para controlar los exoesqueletos en el rea de salud,es la utilizacin de sensores de fuerza y movilidad, esto se debe principalmente aque aunque las personas presenten los centros de control y locomocin alteradoscuentan an con capacidad residual de movimiento, por lo cual los usuariospueden aprender a usar y controlar el exoesqueleto de forma implcita. Estos

sensores se comunican normalmente con una computadora la cual asiste elmovimiento del individuo impedido para ejercer el control, por lo que lacooperacin del individuo es fundamental

En la actualidad, distintas empresas alrededor del mundo estn desarrollandoherramientas relacionadas con los exoesqueletos artificiales, para mejorar lascondiciones de movilidad y autonoma de los pacientes, entre estas empresasdestacan Berkeley Bionics, Cyberdyne, Rex Bionics.


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Conceptos Previos

Un exoesqueleto es un mecanismo estructural externo cuyas articulaciones secorresponden con las del cuerpo humano. Se adapta a una persona de modo queel contacto fsico entre el operador y el exoesqueleto permite una transferenciadirecta de potencia mecnica y seales de informacin. (Rocon, Ruz, Belda-lois,Moreno, Pons,Raya & Ceres, 2008)

Exo es una palabra griega que significa fuera. De manera opuesta al esqueletohumano normal, el cual sostiene al cuerpo desde adentro, un exoesqueletosostiene al cuerpo desde afuera. Los exoesqueletos usualmente son diseadospara permitir caminar o aumentar la fuerza y resistencia a la persona condesordenes de movilidad. (Emmer, G)

Desarrollo

El desarrollo mecnico genera un proceso investigativo orientado a un anlisisbiomecnico de la antropometra humana y de la marcha. Dado queinevitablemente el exoesqueleto tiene que ajustarse al cuerpo humano, ste debetener las medidas antropomtricas muy concretas y adems ajustarse durantetodo el ciclo de la marcha. El desarrollo mecnico incluye por tanto el desarrolloestructural del exoesqueleto asociado con la seleccin de los actuadores que lovan a mover.

Figura 1: Fases de la marcha humana.

Existen dos fases principales en el ciclo de la marcha (figura 1):

1. La fase de postura (Stance Phase), caracterizada porque el individuo tienelos pies sobre el piso.

2. La fase de balanceo (Swing Phase), donde los pies no abarcan el mismocontacto con el piso y la pierna se balancea para prepararse para elsiguiente paso.


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Por su parte la fase de postura se subdivide en tres fases:

- Doble soporte (First Double Support), es cuando ambos pies estn encontacto con el piso.

- Postura de la extremidad simple (Single limb stance), es cuando el pieizquierdo se desplaza obligando a que el pie derecho soporte el peso sobreel piso.

- Segundo doble (Second doubl support), es cuando ambos piesnuevamente estn tocando el piso.

La marcha es la base de estudio para el desarrollo de prtesis inferioresaltamente funcionales, entre las cuales se encuentran los exoesqueletos.

Los exoesqueletos tienen un conjunto de componentes principales que permitensu funcionamiento dinmico. A continuacin se describen cada uno de ellos:

- Marco (Emmer, G): usualmente hecho de materiales ligeros, el marco debeser lo suficientemente fuerte para sostener el peso del cuerpo as como el pesodel exoesqueleto y sus componentes. El marco tambin debe poder sostener elcuerpo en su lugar de una manera segura sin el riesgo que quien lo usa se caiga.El marco usualmente tiene una serie de uniones las cuales coinciden con lasuniones del cuerpo, en la cadera, la rodilla y tobillo.

- Bateras (Emmer, G): deben poder hacer funcionar el exoesqueleto lamayor parte del da o ser fciles de reemplazar para que las bateras agotadaspuedan quitarse fcilmente y ser reemplazadas con bateras cargadas durante elda. Las bateras deben ser ligeras y pequeas para que el exoesqueleto no sea nipesado ni voluminoso. Las bateras tambin deben ser de recarga rpida para queel exoesqueleto est listo para el siguiente da.

- Sensores: Capturan la informacin sobre como el usuario desea moverse.La seleccin de los sensores para un exoesqueleto robtico dependeparticularmente de la aplicacin a la que est destinado y depende de diversosparmetros de funcionalidad. Con el objetivo de determinar y cuantificar lacinemtica del movimiento (desplazamiento, velocidad, aceleracin) de cadaarticulacin del exoesqueleto existen diversas alternativas entre las cuales estn:

- Potencimetros. Sensores de Efecto Hall.- Codificadores pticos (encoders).- Girscopos.

- Acelermetros.- Sensores de tensin de cable.- Sensores de desplazamiento (bend sensor).

En este campo los MEMS1 (MicroElectroMechanical systems) han surgido condestacados desarrollos en cuanto a tamao, respuesta en frecuencia, rango yelectrnica integrada. Estos sensores inerciales que usan dichas tecnologas son


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especialmente importantes para mediciones cinemticas en mecanismosrobticos.

Dependiendo de la aplicacin del exoesqueleto, tambin puede ser requeridoutilizar sensores de electromiografa (EMG) para medir la actividad muscular y

sensores de fuerza o par, entre los cuales los ms utilizados son las galgasextensiomtricas. Por lo cual, los sensores pueden ser manuales (palanca), oelctricos y detectar los impulsos fisiolgicos generados por el cuerpo. Asimismopueden ser combinados con dispositivos como un control remoto y un detector demovimiento que permite a quien lo usa cambiar el tipo de movimiento.

Toda la informacin recogida por los sensores es analizada por el controladorcomputarizado.

- Control (Ruz, 2008): Como fue propuesto por Kazerooni, la interaccinentre la persona y el exoesqueleto se lleva a cabo a travs de una transferencia

de potencia y seales de informacin. De esta forma el dispositivo robtico y lapersona forman un lazo cerrado de un sistema controlado por impedancia, en elcual las propiedades dinmicas del sistema total son moduladas para tener unsistema estable. De esta manera, para los exoesqueletos mioelectricamentecontrolados, desde el punto de vista de control surge un problema asociado a larelacin dinmica de dos subsistemas de control acoplados: el sistema de controlhumano y el sistema de control del exoesqueleto. El estudio presentado por Ruizet al. profundiza en esta relacin. La figura 1 esquematiza este sistema.

Figura 1: Esquema de la interaccin humano-exoesqueleto, formando un sistemade controlde lazo cerrado.


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En el esquema presentado en la figura 1, el usuario ejerce una fuerza sobre eldispositivo exoesqueltico y ste reacciona e impone un desplazamientoapropiado sobre la extremidad de la persona. En este caso la persona secomporta como una impedancia. Una aproximacin a la inversa tambin esposible, particularmente en entornos virtuales donde el exoesqueleto tiene el

desplazamiento como entrada y el dispositivo reacciona aplicando una fuerza.Modos de control: Existen diversos esquemas de control para ser usados con losexoesqueletos robticos, dependiendo de la aplicacin especfica que se quieradar al dispositivo, entre los cuales estn:

- Control de impedancia.- Control de admitancia.- Control de fuerza/par.- Control de posicin.- Control hbrido (fuerza-posicin).

En el modo de control por admitancia el usuario ejerce una fuerza sobre elterminal del dispositivo y ste reacciona e impone un desplazamiento apropiadosobre la extremidad de la persona. De forma opuesta, los dispositivos controladospor impedancia tienen el desplazamiento como entrada y el dispositivo reaccionaaplicando una fuerza.

El control es el cerebro del dispositivo, un sistema informtico que procesa todala informacin capturada por los sensores y controla a los actuadores.

- Actuadores (Ruz, 2008): Para que exista realimentacin de fuerzas losexoesqueletos robticos deben disponer de actuadores. Sin ellos tan solo podranser dispositivos de entrada de datos.

La tecnologa actual de los actuadores y su desarrollo est ligada al desarrollode un mejor rendimiento y funcionalidad. Podemos identificar como actuadoresclsicos y en investigacin:

- Motores elctricos.- Accionamientos hidrulicos.- Accionamientos neumticos.- Aleaciones con memoria de forma.- Actuadores piezoelctricos.- Fluidos electro y magneto-reolgicos.- Polmeros

Los actuadores para interfaces porttiles deben ser ligeros para minimizar lafatiga, pero a su vez deben ser lo suficientemente potentes para aplicar la fuerzarequerida.


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Es lo que se conoce como una alta relacin potencia-peso. Tambin se debeconsiderar la relacin potencia-volumen debido a que el gran nmero de gradosde libertad que tiene la cadena cinemtica de la extremidad obliga a un grannmero de actuadores en la estructura exoesqueltico. Idealmente, estosactuadores deben localizarse en las articulaciones, para evitar prdidas en las

transmisiones.En resumen, se puede decir que el marco es el equivalente al esqueleto del

cuerpo, el controlador es el cerebro, y los actuadores son los msculos querealizan el movimiento. Cabe mencionar que el control de balance y paso en losmecanismos de los exoesqueletos est evolucionando a la adaptacin propia a ladel ser humano, como la bipedestacin, el ritmo de caminar humano y la nonecesidad del uso de herramientas adicionales como las muletas. Esto todavaest en fase de desarrollo primario, ya que se espera que los exoesqueletos delfuturo tengan que integrar sistemas de control de balance integrados, comogiroscopios, para evitar que el usuario caiga y controles de paso integrados loscuales imitaran el movimiento fisiolgico humano normal.

Clasificacin de los exoesqueletos (Ruz, 2008):

Existen varias clasificaciones de estos dispositivos en funcin del tipo deactuadores utilizados (elctrico, hidrulico, neumtico, etc.), el tipo de control, lacadena cinemtica y la aplicacin objetivo. La mayora de los dispositivos actualesson interfaces sujetas a una base externa (grounded). Otra clasificacin se puedehacer teniendo en cuenta su portabilidad. Basndonos en su portabilidad podemosclasificar a los exoesqueletos como no porttiles y porttiles. La figura 2

esquematiza esta clasificacin.

Fig. 2: Clasificacin de interfaces exoesquelticas teniendo en cuenta suportabilidad: a) Exoesqueletos no-porttiles. b) Exoesqueletos porttiles


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- Exoesqueletos No porttiles: Dentro de esta categora se incluyen lasestructuras exoesquelticas que se encuentran ancladas a una base fija, tal comoel suelo, la pared o el techo. En general estas interfaces son ms pesadas ycomplejas que los exoesqueletos porttiles. Debido a que suelen tener lacapacidad de producir fuerzas de salida mayores. Adems, la seguridad es

especialmente importante en su diseo.En este tipo de dispositivos, el peso y volumen de los actuadores no llega a ser

una restriccin en el diseo, teniendo en cuenta que stos pueden residir en labase y transferirse las fuerzas de actuacin a travs de transmisiones comocables y poleas. De esa forma, estos dispositivos pueden construirse utilizandotecnologas tradicionales en actuacin.

- Exoesqueletos porttiles: Estas interfaces porttiles se distinguen de lasanteriores en que el soporte sobre el que se apoya todo el peso del exoesqueletoes el propio usuario o un dispositivo mvil con el usuario, como por ejemplo unasilla de ruedas. De esta forma los exoesqueletos porttiles ejercen las fuerzas dereaccin sobre el usuario en los puntos de sujecin, mientras en los dispositivosno-porttiles dichas fuerzas son ejercidas sobre la base.

La caracterstica de portabilidad en un dispositivo obliga a disear interfaces debajo peso y volumen, para evitar problemas de fatiga. Los actuadores debendisponer de una alta relacin potencia-peso y potencia-volumen para poder serutilizados en estas interfaces.

Aplicaciones de los exoesqueletos (Ruz, 2008):

Los exoesqueletos han sido usados en tele-manipulacin, para aumentar lacapacidad de levantar cargas, para rehabilitacin, como asistencia a personas conlesiones motoras y ancianos, y en investigacin neuromotora. Conceptualmente,los sistemas exoesquelticos pueden usarse para las siguientes aplicaciones:

- Amplificadores de potencia.- Asistencia y compensacin funcional.- Dispositivo para realimentacin hptica y de fuerzas- Maestros de un sistema de teleoperacin maestro/esclavo.- Dispositivos hpticos.- Rehabilitacin y entrenamiento motor.- Estudio e investigacin.- Biomecnica.- Neurofisiologa y control motor.- Trastornos de movimiento.


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Ventajas de los dispositivos exoesquelticos

Dentro de las ventajas que presentan estos dispositivos, se puede mencionarque al funcionar con sensores electromiograficos, sensores de movimiento o defuerza se logra una mayor autonoma. Esto se debe principalmente a que se

puede controlar el exoesqueleto tal y como lo hace el sistema nervioso del usuariolo cual crea una fluidez en el movimiento y un alto grado de capacidad, lo cual nose lograra con una palanca de mando, ya que esta requerira que el cerebrohiciera clculos extras para traducir los movimientos de sta en movimientoscorporales.

La ventaja de utilizar estos sensores se traduce en la confiabilidad que estosentregan, adems el software y el hardware que se utilizan son relativamentefciles de desarrollar, implementar y acoplar al exoesqueleto.

Se puede mencionar que los exoesqueletos al ser acoplados a las piernas o altrax del paciente mejoran o corrigen el comportamiento de stas o de la espinadorsal dependiendo del caso.

Los exoesqueletos tambin proporcionan beneficios tales como la mejora de lacirculacin sangunea en las piernas del usuario, se tiene menos riesgo de sufrirosteoporosis, estreimiento e infecciones urinarias. Tambin genera un granbienestar psicolgico y emocional en el paciente ya que estos mecanismos lepermiten tener un mayor grado de libertad de movimiento lo que implica aumentarla independencia de los usuarios.

Los exoesqueletos tambin podran ser utilizados para incrementar el peso queuna persona pueda transportar, con el mnimo esfuerzo, aumentando as sucapacidad fsica, evitando posibles lesiones en las piernas o la espalda.


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Desventajas de los dispositivos exoesquelticos

Al utilizar muchos sensores, se puede mencionar que una de las mayoreslimitaciones para el control de movimiento del exoesqueleto, es que estossensores estn propensos a errores y tienen un relacin seal-ruido muy baja, lo

cual los podra catalogar como poco confiables. Se debe tener en consideracinque muchos pacientes pueden presentar una dbil seal muscular, por lo cual nose obtendra una seal robusta para ejercer el control de movimiento. Si seanalizan los sensores electromiograficos los pacientes que presentan daomedular o dao cerebrovascular no son buenos candidatos para usar este tipo decontrol.

En el caso de los sensores de movimiento y fuerza hacen que ocurra un retardoen el sistema, esto principalmente porque no se puede describir muchas vecescon ecuaciones precisas al sistema nervioso cuando se lleva a cabo la marcha, loque implica que no hay un 100%de fluidez en el exoesqueleto.

Dentro de las limitaciones de los exoesqueletos robticos para usarse comodispositivos de asistencia permanente son la densidad de energa proporcionadapor los actuadores, que debe ser especialmente alta. Por otro lado estn losdispositivos de almacenamiento de energa que deben proporcionar autonomadurante varias horas. Adems, en el desarrollo de exoesqueletos porttiles andebe considerarse el compromiso entre potencia y peso, teniendo en cuenta queel dispositivo debe ser soportado por el cuerpo de la persona que lo usa.


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Ofertas actuales

Berkeley BionicsUbicacin de la Compaa:Berkeley,

California, EEUUNombre el Exoesqueleto: eLEGSSignificado del Nombre: eLEGS representa:Exoskeleton Lower Extremity Gait System oen espaol Sistema de Exoesqueleto de lasExtremidades Bajas para Andar

Fuerza Cientfica al Mando: Dr. HomayoonKazerooni. El Dr Kazerooni es el co-fundadorde la compaa desde el ao 2005. El nosolamente es la mente cientfica detrs deeLEGS, l fue el CEO de la compaa hastaoctubre del 2010. Kazerooni dejo de ser elCEO y ahora es el presidente de la junta,dando lugar a un hombre de negocios msexperimentado para el mercadeo delexoesqueleto eLEGS. (esto no creo que seanecesario)

Fuerza de Negocios al Mando: ActualmenteEythor Bender de Islandia es el CEO. Benderpreviamente trabajo para la competencia, RexBionics.

Control del Exoesqueleto: El control delexoesqueleto eLEGS es por medio de

sensores de fuerza y movimiento. El exoesqueleto eLEGS utiliza una interfazbasada en gestos humanos utilizando sensores- observa los gestos que ustedhace para determinar sus intenciones y luego acta acordemente. Para que elexoesqueleto eLEGS opere naturalmente y responda a sus comandos, unacomputadora en tiempo real captura la informacin de los sensores y dispositivosde entrada para orquestar cada aspecto de un solo paso.

Descripcin: El traje consiste en una mochila con un controlador conectado aunas piernas robticas. Este es impulsado por cuatro motores, dos para la caderay uno para cada rodilla. La articulacin del tobillo se controla con muelles quemantienen el pie en ngulo para poder caminar. En las piernas se ubican sensoresque envan informacin a la unidad de control y as determinar la forma en que sedeben doblar las articulaciones. Adems, cuenta con bateras de litio-cobalto quepermiten que el traje sea usado con total autonoma.

Peso del Exoesqueleto: 45 libras (20kg).


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Velocidad Maxima: 2MPH (3.2 KPH)

Duracin de la Batera: Mas de 6 horas.

Movimientos: Caminar en lnea recta, pararse despus de estar sentado, pararse

por un periodo largo, y sentarse despus de estar parado, es decir, permiteflexionar las rodillas.

Muletas: Necesarias para el exoesqueleto eLEGS.

Quien lo Puede Usar: Aquellos que puedan moverse solos de una silla de ruedasa una silla y tengan una estatura entre 1,57 y 1,93 metros y pesen hasta 99 kg.

Lanzamiento:Lanzamiento para clnicas de rehabilitacin planeado para el 2011 por $100.000dlares. Y lanzamiento para individuos posiblemente en el 2013, y se espera queel precio objetivo sea de $50.000 dlares.

CyberdyneUbicacin de laCompaa:Ibaraki, Japn

Nombre del Exoesqueleto: HALExoskeleton

Significado del Nombre: HALsignifica hybrid assistive limb(asistente hbrido de mienbros).Tanto el nombre de la compaaCyberdyne y el nombre delexoesqueleto HAL soncompartidos con computadoras deficcin. Cyberdyne fue unacompaa en la serie deTerminator, la cual hizo skynet.

HAL fue la computadora a bordo de la nave espacial Discovery One en el 2001: LaOdisea del Espacio.

Fuerza Cientfica al Mando: Prof. Sankai

Fuerza de Negocios al Mando: Probablemente el Prof. Sankai

Control del Exoesqueleto:El exoesqueleto HAL usa sensores adjuntos a la pielde quien lo usa para leer los impulsos elctricos de los nervios. Segn las sealesobtenidas, la unidad es controlada para mover la unin junto al movimiento
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muscular de quien lo usa. Si no hay seales, HAL tambin tiene un sistema decontrol autnomo que ofrece movimientos similares a los humanos alexoesqueleto.

Descripcin: Se trata de un traje robtico que puede aumentar la fuerza del

discapacitado de 2 a 10 veces. HAL est pensado para las personas de la terceraedad y los discapacitados (ya que requiere una dbil energa mnima), as nohacen falta enfermeras que tengan que levantar a pacientes. Este es un sistemaque se puede utilizar todos los das y no tiene contra indicaciones para el usuario,adems es adaptable, por lo que puede ser usado por cualquier persona, ya seapara trasladar cargas pesadas o lo que se estime conveniente. Este sistemasimplemente detecta las intenciones de moverse y se mueve junto con losmsculos, con el fin de permitir levantar hasta 10 veces ms peso que sin l.

Peso del Exoesqueleto: Completo, aproximadadamente. 23kg (50lbs) Parteinferior aproximadamente. 15kg (33lbs)

Duracin de la Batera: La ultima batera dura 5 horas bajo actividades normalesde uso. (2 hrs)

Movimientos: Pararse de una silla, caminar, subir y bajar gradas.

Muletas: Necesarias para el exoesqueleto HAL

Quien lo Puede Usar: Actualmente el exoesqueleto HAL es usado por personascon msculos dbiles y personas con discapacidades causadas por un derramecerebral y/o dao en la mdula espinal.

Lanzamiento: Actualmente el exoesqueleto HAL es vendido solamente para usorentado en Japn a 2.000 euros por semana. Sin embargo, HAL Cyberdyne es elprimer exoesqueleto binico que ser fabricado en masa y estar a disposicin delusuario final a 4.200 dlares en poco tiempo ms.


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Rex Bionics

Ubicacin de la Compaa: Auckland, NuevaZelanda

Nombre del Exoesqueleto: RexSignificado del Nombre: Rex significa RoboticExoskeleton (Exoesqueleto Robotico).

Fuerza Cientfica al Mando: Richard Little yRobert Irving. Ambos tienen madres que usansillas de ruedas, Irving tiene Esclerosis Mltiple.

Control del Exoesqueleto: A diferencia deotros exoesqueletos Rex est controlado poruna palanca, no por sensores. Esto significaque no es necesario ningn movimiento ofunciones nerviosas para operar el exoesqueletoRex.

Descripcin: Cada una de estas unidadesconsta de ms de 4, 700 piezas y funciona conuna batera recargable. Rex es operado a travsde un joystick y un pad, cuyo dominio esalcanzado en dos semanas, segn suscreadores, despus de un entrenamiento en sucentro de operaciones en Auckland. Los

beneficios de esta extensin corporal van desde la mejora en la circulacin desangre en las piernas del usuario hasta un aumento en la autoestima del mismo.

Peso: 85 libras (39kg)

Velocidad Mxima: 11 pies (3 metros) por minuto.

Duracin de la Batera: Dos horas

Movimientos: Pararse, caminar, moverse a un lado, dar la vuelta, subir y bajargradas y caminar en superficies planas como rampas y pendientes.

Muletas: No son necesarias con el exoesqueleto Rex..

Quien lo Puede Usar: Cualquiera que pueda transferirse por s solo y operar unapalanca. Los usuarios deben tener entre 1.46m (4 pies 8) y 1.95m (4 pies 8) deestatura con un peso menor a 100kg (220 lbs) y un ancho de caderas de 380mm(15) o menos.


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Muletas: Para el uso del dispositivo es necesaria la adicin de muletas.

Quien lo Puede Usar: Toda persona sin movilidad en las extremidades inferiores,pero que puedan usar sus manos, brazos y hombros.

Lanzamiento: Enero 2011 a 100.000 dlares.

Power Jacket helps

Ubicacin de la Compaa:Panasonic, Kioto, Japn.

Nombre del Exoesqueleto:PowerJacket helps

Significado del Nombre: Camisade poder.

Fuerza cientfica al mando:Matsushita Electric Industrial,Panasonic.

Control del Exoesqueleto: Haceuso del aire comprimido en lugar delsistema hidrulico convencional. La

malla de la chaqueta est formadapor sensores que detectan losmovimientos de los msculos delpaciente, posee sensores en el codoy en la mueca del brazo sano, demanera que le permite a estecontrolar los ocho msculos

artificiales que se ubican en el brazo paralizado, que son accionados por airecomprimido.

Descripcin: Est orientado a personas en proceso de rehabilitacin, ya quepermite la recuperacin de las capacidades prdidas producto de enfermedadescerebro-vasculares, permite al paciente recuperar las funciones motrices en untiempo ms corto. Esta chaqueta o exoesqueleto inflable est formado pormsculos artificiales que ayudan el paciente a recobrar la movilidad gracias a unamalla formada por una serie de sensores. permite al paciente recuperar lasfunciones motrices en un tiempo ms corto

Peso del Exoesqueleto: 1,8 Kg, bajo peso gracias a su estructura inflable.


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Quien lo puede usar: Cualquier persona que haya sufrido de parlisis parcial dealgn miembro de su cuerpo.

Lanzamiento:Aun no ha publicado alguna fecha estimada, pero se espera que el

precio de lanzamiento alcance los 17.000 dlares.

Exoesqueleto Honda

Ubicacin de la Compaa: Honda Motor Co., LtdNombre del Exoesqueleto: Stride Manager Assist

Significado del Nombre: Asistente para coordinarel paso.

Fuerza cientfica al mando: Technology ResearchCenter de Honda R&D Co.

Control del Exoesqueleto: Una especie de sillaque lleva unas articulaciones paralelas a nuestraspiernas y se fijan tambin en los pies.ste funcionacon un par de sensores al final de las extremidadesy dos ms en las piernas que hacen registro de susmovimientos y orientacin de los que lo usan.Refuerza los movimientos como un exoesqueleto y

ofrece de tres a ocho kilogramos de fuerza.

Descripcin: Funciona como asistente para caminar hasido diseado para reducir la carga en los msculos delas piernas y coyunturas de caderas, rodillas y tobillos,mediante el soporte a gran parte del peso del usuario. Alusuario se la asegura con una correa alrededor de lascaderas y muslos, luego se ata a un par de zapatos conlos que est conectado el aparato. Tiene un asiento entrelas piernas, como una pequea sillita de bicicleta. Elnico inconveniente es que no proporcionan una gran

resistencia para adaptarse a las personas.

Peso del Exoesqueleto: 6,5 Kg.

Velocidad Mxima: 4,5 Km por hora.

Duracin de la Batera: 2 Horas (Litio).
http://www.hondanews.com/categories/1097/releases/4872http://www.hondanews.com/categories/1097/releases/4872http://www.hondanews.com/categories/1097/releases/4872http://2.bp.blogspot.com/_-Rw4Rb4bpMc/SRkAaHwGG5I/AAAAAAAAAio/PxK904PtdD4/s1600-h/honda-exoesqueletohttp://2.bp.blogspot.com/_-Rw4Rb4bpMc/SRkAaHwGG5I/AAAAAAAAAio/PxK904PtdD4/s1600-h/honda-exoesqueleto


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Movimientos: Caminar, subir escaleras, subir/bajar pendientes y moverse enposicin de semicuclillas.

Quien lo puede usar: personas de edad avanzada o los que tengan problemaspara movilizarse. Y tambin a trabajadores que estn casi todo el da en

incmodas posiciones o levantando pesados objetos que podran desgarrarmsculos y tendones de las piernas.

Lanzamiento: La empresa aun mantiene en secreto la fecha y precio en que serlanzado el producto.

Handroid: Guante-exoesqueleto para motociclistasUbicacin de la Compaa: Knox,Inglaterra.

Nombre del Exoesqueleto: HandroidPOD

Fuerza cientfica al mando: Knox

Control del Exoesqueleto: Consiste endos cables de acero aeronutico queconectan dos grandes deslizaderaslaterales montadas en ambos lados del

guante. Girando la rueda que hay sobre lamueca se aprieta el cable y el guante secie hasta estar perfectamente ajustado a

la mano. En la parte de abajo del guante dos bandas elsticas conectan lasdeslizaderas asegurando que al apretarlas todo va a quedar con la misma tensinalrededor de la mueca quedando bien protegida y sujeta. Funciona como unexoesqueleto protector que evita que los huesos se doblen, descoloquen o partanen caso de alguna cada.

Descripcin: Es un guante diseado especialmente para proteger las manos delos motociclistas cuando caen a 60 km/hr e instintivamente usan la mano para

amortiguar la caida. Destacan las piezas de refuerzo alargadas en los dedos queseguro que minimizarn cualquier impacto o abrasin, montadas de tal maneraque protegen pero a la vez permiten mover los dedos con soltura. Adems cuentacon incrustaciones de gel en forma de panal en los nudillos y la parte superior dela mano para una mayor proteccin. La composicin es de cuero de piel dekanguro en la palma y un cuero tratado con aniline que proporciona un tacto suavey caliente. El polister japons de alta resistencia es el hilo utilizado en lascosturas.
http://www.neoteo.com/handroid-guante-exoesqueleto-para-motociclistashttp://www.neoteo.com/handroid-guante-exoesqueleto-para-motociclistas


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Peso: No se especifica por ser un guante, pero en sus variedades se encuentrandisponibles por talla de la xs a la xxl.

Movimientos: Permite el movimiento normal de la mano.

Quien lo puede usar: Cualquier motociclista.

Lanzamiento: Ya se encuentra a la venta a 250 dlares.

Power Loader

Ubicacin de la Compaa:

Activelink, Kioto, Japn

Nombre delExoesqueleto: PowerLoader

Significado del Nombre:Cargador de energa.

Control del Exoesqueleto:Posee un grupo de sensores

que recogen e imitan losmovimientos del usuario almismo tiempo que ayudan a mantener el equilibrio a ste. Con un sistema decontrol intuitivo que emplea reaccin de fuerza directa, permite al operador sentirdirectamente el movimiento del robot, mientras lo controla. Ya que el traje cuentacon componentes que miden la magnitud y la direccin de la fuerza aplicada por eloperador humano.

Descripcin: Son un par de brazos artificiales formados a travs de unaestructura de aluminio, que permite levantar a sus usuarios unos100 kilos de pesorealizando el mnimo esfuerzo. Este consta de18motoreselectromagnticos,

controlados de formasuave y delicada por un ordenadorinstalado en suestructura. Este dispositivo es un exoesqueleto no porttil, por lo cual el peso y lacantidad de energa requerida no son un problema.

Peso del Exoesqueleto: 230 Kg.

Movimientos: Existe una correspondencia entre los movimientos del usuario y elcomportamiento del robot.
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Quien lo puede usar: est diseado para personas queensu vida profesionalnecesitan levantar objetos de grandes dimensiones o simplemente tengan suscondiciones fsicas limitadas por cuestiones de edad o discapacidad motora .

Lanzamiento:Su lanzamiento se realizar enmercados internacionales en el ao2015, la empresa aun no ha mencionado el precio de lanzamiento.

Kid's Walker robot

Ubicacin de la Compaa: SakakibaraKikai, Japn.

Nombre del Exoesqueleto: Kid's Walkerrobot.

Significado del Nombre: Robot caminadorpara nios.

Fuerza cientfica al mando: SakakibaraKikai.

Control del Exoesqueleto: El control deeste exoesqueleto es a travs de dos pedalesy un control de movimientos a la altura de lasmanos.

Descripcin: Este dispositivo no camina, sino que se desliza sobre ruedasubicadas en la parte inferior de los pies del robot, manteniendo un equilibrioseguro en todo momento. Debido a que este exoesqueleto es usado por nios secuentan con medidas de seguridad extras como asignarle lmites de control demovimiento, para evitar accidentes.

Peso del Exoesqueleto: 180 Kg.

Velocidad Mxima: El fabricante no especifica la velocidad.

Duracin de la Batera: Utiliza gasolina.

Movimientos:Avanza a travs de superficies planas, es decir, veredas y calles.

Lanzamiento: 21.000 dlares.


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A continuacin se muestra un cuadro resumen con la tecnologa queactualmente se encuentra en el mercado:

Exoesqueleto Compaa Control Peso Velocidad DuracinBateria

Precio

eLEGS BerkeleyBionics Sensores defuerza yMovimiento

20kg 3.2 kph Ms de 6horas 100.000dolares

HAL Cyberdyne Sensoreselectromiograficos

23kg 5 horas Renta2000 eurosemanales

REX Rex Bionics Control porpalanca

39kg

3 m pormin

2 Horas 150.000dolares

RewalkExoskeleton

Rewalk Sensores deMovimiento

18Kg

3 kph 8 horascontinuas

100.000dolares

Power Jacket

helps

Panasonic Sensores de

Movimiento

1,8

kg

17.000

dolaresStride ManagerAssist

Honda Sensores deMovimiento

6,5kg

4,5 kph 2 horas Noanunciadopreciocomercial

Handroid:Guante-exoesqueleto paramotociclistas

Knox 250 dolares

Power Loader Activelink Sensores defuerza y

Movimiento

230kg

Noanunciado

preciocomercialKid's Walkerrobot.

SakakibaraKikai

A travs de dospedales

180kg

UtilizaGasolina

21.000dolares


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Conclusin

La primera concepcin de exoesqueleto surgi con un fin militar, el cual tenacomo objetivo fundamental conseguir un tipo de sper soldado, dotando alhumano de mayor velocidad y mayor fuerza. Sin duda este fue el punto inicial para

la produccin, debido a que estos modelos militares han aportado valiosainformacin acerca de la instrumentacin y la construccin de los mismos ya quesus diseos requieren una alta complejidad para su elaboracin.

Con el pasar del tiempo esta tecnologa se acerco hacia el rea de la salud,donde se tuvieron que involucrar muchas disciplinas de la ingeniera electrnica,como lo son los sistemas de comunicacin, la instrumentacin electrnica(sensores y actuadores), el control (anlogo y digital) y la potencia, este tipo deproyectos se convierten en sistemas completos de conocimiento, enriquecidos enteoras y tcnicas con un marco muy grande de la investigacin, adems de quese involucran grupos interdisciplinarios que aportan otros conocimientos, como lasreas de la mecnica y de diseo.

Cabe mencionar que los exoesqueletos artificiales se encuentran en una etapamuy experimental y de desarrollo de prototipos, esto se debe principalmente a quese quiere revelar los principios generales sobre como los humanos reaccionan conasistencia mecnica para llevar a cabo una accin tan natural y trivial como es lalocomocin humana. Con esto se pretende comprender como los humanosresponden metablicamente, biomecanicamente y neurofisicamente a las fuerzasmecnicas de los exoesqueletos robticos, con el fin de que se mejoren losdispositivos robticos para beneficiar realmente el movimiento corporal de losusuarios. En estos momentos los exoesqueletos son relativamente pesados,limitados en cuanto a los grados de libertad de movimiento y sobre todo tienen unelevado valor monetario.

Actualmente en el mercado se encuentran opciones mixtas como las expuestasen este informe, as como unidades excesivamente lentas y otras demasiadasvoluminosas y pesadas. El elevado precio de esta tecnologa hace pensar comoun imposible el promover la generalizacin de su uso, no obstante por el ritmoactual de evolucin tecnolgica, se podra aumentar la produccin de stos lo queconllevara una disminucin en sus precios. Esta tecnologa sin duda ser la basepara mejorar la movilidad de personas discapacitadas en un plazo no muy lejano,lo que significara una mejora en la calidad de vida de los usuarios.


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Referencias

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Documents

Trabajo Exoesqueleto Final