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Solo para Ingenieros
Ciencia y Tecnología
Dr. Arnoldo Bautista Corral
Sólo para ingenieros (230): Robótica 'dúctil' para pantalones biónicos
20/03/2015
Clasificación: Ingeniería Robótica, Biónica
Estimados colegas y amigos,
La palabra ‘biónico’ evoca imágenes fantásticas de ciencia ficción.
Sin embargo, lo que de hecho esta sucediendo es que los sistemas biónicos –que son la unión de la
ingeniería con la robótica y la biología (el cuerpo humano)– son ya una realidad.
¿Se está usted haciendo viejo y cada vez le cuesta más mantenerse estable en sus pies?
¡Entonces lo que usted necesita es un exoesqueleto biónico!
¿Tiene dificultad en subir esas escaleras?
¡Pruebe un par de pantalones bionicos!
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Dr. Arnoldo Bautista Corral
Un colega nos ha enviado material que nos actualizará sobre el tema, y el cual fue publicado en el
boletín PHYS.ORG el 12 de marzo del presente por Jonathan Rossiter en la sección ‘The
Conversation’.
Rossiter nos dice que el mayor reto para lograr hacer ubicuos estos sistemas biónicos, es por un lado
el enorme rango de situaciones en los que los queremos/necesitamos usar, y por otro, la gran
variabilidad en el comportamiento humano, así como de su mismo cuerpo. Hasta este momento
simplemente no hay una solución única que nos proporcione todas las respuestas.
Por lo tanto, la clave de nuestro futuro biónico es adaptabilidad: necesitamos hacer
'instrumentos/aparatos/equipos' biónicos que se adapten a nuestro ambiente y a nosotros mismos.
Para hacer esto necesitamos combinar tres importantes tecnologías: detección, cómputo y
propulsión.
La detección se puede lograr utilizando sensores que directamente registran la actividad del cerebro,
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los nervios y los músculos mediante el uso de aparatos portátiles; tal es el caso por ejemplo, del
acelerómetro que indirectamente puede medir el movimiento de nuestros miembros.
Una computadora vincula entonces esta información con modelos de comportamiento humano –
frecuentemente adaptada a información personal de como el usuario se mueve– y predice el
movimiento que el usuario esta por iniciar. En esta etapa, el sistema de cómputo usa estas
predicciones para energizar un conjunto de propulsores o actuadores.
El siguiente paso, el de la propulsión, provee la asistencia y el soporte requerido para moverse,
adaptándose continuamente a nuestros cuerpos que van cambiando constantemente así como a un
entorno que también varia continuamente.
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En la actualidad, la mayoría de los aparatos de apoyo biónico están hechos de materiales rígidos
como metales o plásticos, y están impulsados por motores y transmisiones (cajas de cambios)
convencionales. Estas tecnologías son bien conocidas y probadas, pero su dureza y rigidez pueden ser
una gran desventaja.
En la naturaleza, predominan materiales blandos tales como los músculos y piel, y como humanos
encontramos cómodos y disfrutamos estos materiales dúctiles, como cuando nos estrechamos las
manos o nos sentamos en un sofá.
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‘Robótica dúctil’ para pantalones biónicos
Las nuevas tecnologías emergentes de ‘robótica dúctil’ tienen el potencial de lidiar con las
limitaciones de la biónica convencional rígida. Estos sistemas, como lo sugiere su nombre, emplean
materiales blandos y dúctiles que trabajan más naturalmente con el cuerpo humano. En lugar de
metales y plásticos rígidos, se usan materiales elásticos, hules y geles. En lugar de motores y cajas de
engranes, se utilizan como medio de propulsión materiales inteligentes que se doblan, tuercen o
contraen cuando se estimulan, por ejemplo cuando se les aplica electricidad.
Estos materiales inteligentes pueden imitar las contracciones de los músculos biológicos, y son con
frecuencia denominados ‘músculos artificiales’. Con estos avances tecnológicos estamos ahora en la
posición de crear artilugios biónicos radicalmente nuevos y adaptables para apoyo y rehabilitación,
incluyendo los pantalones biónicos inteligentes.
El ‘Engineering and Physical Sciences Research Council’ recientemente anuncio una inversión en
investigación de 5.3 millones de Euros enfocada a la próxima generación de equipo biónico dúctil o
adaptable. Esto incluye financiamiento para el desarrollo de pantalones robóticos inteligentes y
dúctiles que ayudaran a personas incapacitadas y/o de edad avanzada a conservar su movilidad e
independencia.
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La meta del proyecto de los pantalones inteligentes –una colaboración mayor integrada en un gran
consorcio por las Universidades de Bristol, Leeds, Nottingham, Southampton, Strathclyde,
Loughborough, y la West of England– es demostrar la factibilidad de ropa inteligente con autonomía
total. Los pantalones inteligentes serán capaces de monitorear las intenciones del usuario y
proporcionarle apoyo de tracción cuando lo necesite, por ejemplo cuando se levante de una silla o
cuando suba escaleras.
Por supuesto, este es más que solamente un ejercicio tecnológico. La ropa robótica dúctil deberá ser
muy cómoda, confortable, fácil de ponerse, higiénica y elegante. Estas son consideraciones
importantes que requieren una retroalimentación directa del usuario final por lo que este proyecto
esta diseñado para consultar muy de cerca, a lo largo de toda su duración, con los usuarios finales y
con expertos clínicos.
El futuro de los pantalones inteligentes podría alcanzar una integración más íntima con el cuerpo
humano. A través de la implantación de sensores bajo la piel que monitoreen las señales de los
nervios directamente, lo que puede resultar en una información aún más precisa sobre las
intenciones del usuario. Esto permitirá a los futuros equipos tener una relación mucho más natural
con el usuario.
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El potencial de este desarrollo ha sido mostrado en una publicación por el ‘Medical University of
Vienna’, donde tres pacientes con daños considerables en sus manos se ofrecieron como voluntarios
para que se les amputaran y se les reemplazaran con complejas prótesis controlados por sus propias
señales nerviosas. Poco tiempo después fueron capaces de realizar manipulaciones mas sofisticadas
con objetos de uso diario que lo que eran capaces de hacer antes del trasplante.
Estas extraordinarias novedosas tecnologías nos anuncian una nueva era de dispositivos robóticos
biónicos utilizados para asistencia y rehabilitación que trabajan en armonía con, y se adaptan a
nuestros frágiles cuerpos humanos.
Fuente: http://phys.org/news/2015-03-bionic-power-trousers-comfortable-independent.html#jCp
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Agradezco las contribuciones y opiniones enviadas.
No. de ingenieros en la lista de distribución: 1010
No. de envío: 230
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Bienvenidos comentarios sobre los envíos.
Deseando tengan un excelente fin de semana, les envío un fuerte abrazo
Arnoldo
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Sólo para ingenieros (229): Piernas que ven.
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El 14/03/15 a las 09:18, Vladimir Yackovlev escribió:
Caroamigo y colega Arnoldo:
En primer lugar, gracias por la información. Es realmente interesante ver como la ingeniería puede ayudar a la humanidad.
Además lo felicitó por divulgar los avances de la Ingeniería, porque ello me dice que Ud. -además de ser un Ingeniero
distinguido--es un apóstol de nuestra profesión.!
Un gran abrazo,
Vladimir Yackovlev
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El 14/03/15 a las 10:25, Carlo Iván Bautista escribió:
Me gusto este articulo. Acababa de ver esta plática de TED.
https://youtu.be/CDsNZJTWw0w?t=16m50s
Te quiero padre.
Saludos.
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El 16/03/15 a las 04:57, Jesús Arce Landa escribió:
Muy Interesante doc
Saludos
Jesús Arce
Ingeniería Mecánica
Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET)
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Ligas:
Liga al Portal de la Academia Panamericana de Ingeniería - Ciencia y > Tecnología - 'Sólo para ingenieros':
http://www.academiapanamericanaingenieria.org/Solo_Ingenieros/index.html
Liga a blog Ex–Sheffield - 'Sólo para ingenieros': (http://ex-sheffield.org/soloparaingenierosnet/)
Liga a: 'Ingeniería para todos' ('El material natural mas fuerte del mundo’, se publicó en la Unión de Morelos el lunes 1603-15, página 32): http://www.launion.com.mx/servicios/hemeroteca-virtual/13455-16-marzo-2015.html#/32/
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