Avances tecnológicos en la construcción de exoesqueletos para realizar tareas automatizadas

ENERO DEL 2014 - UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

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Avances tecnológicos en la construcción de
exoesqueletos para realizar tareas automatizadas
María Fernanda Mena Salcedo
mmenas@est.ups.edu.ec
Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca
Electrónica Analógica II

Abstract—El presente trabajo trata sobre los exoesqueletos
y los avances tecnológicos usados en su construcción pararelizar tareas automatizadas, en la actualidad son usados como
herramientas para facilitar el estilo de vida de los humanos al
potenciar sus capacidades y apoyar la rehabilitación.
Index Terms—Exoesqueleto, Automatización, Sensores, Sistemas de control.

I. I NTRODUCCIÓN
lo largo de la historia, la medicina ha ido encontrando
métodos más eficaces para la cura de enfermedades de
diversostipos y en todas las áreas se han logrado avances
impresionantes. La Bioingeniería es una ciencia que estudia
la solución de los problemas con respecto a la salud de los
seres humanos. Un claro ejemplo de esto es el desarrollo de
los exoesqueletos que es uno de los avances médicos más
importantes del último siglo. Muchos campos se han visto
beneficiados por los exoesqueletos, como en el ámbitomilitar,
donde ha empezado a tomar forma gracias a los avances
en este área realizada por empresas como Boston Dinamics
actualmente propiedad de Google.
Los exoesqueletos mecánicos básicamente son estructuras
mecánicas que se usan externamente. Estos facilitan el
movimiento e incrementan las capacidades humanas.

A

II. C ONCEPTOS
A. Bioingeniería
El Instituto de Ingenieros Eléctricosy Electrónicos (IEEE)
define a la bioingeniería como: “La ciencia que estudia y busca
la aplicación de principios y métodos de las ciencias exactas,
en general, y de la ingeniería, en particular, a la solución de
problemas de las ciencias biológicas y médicas” [1] [2]. Este
instituto también clasifica a la Bioingeniería en tres grupos:
1) Bioingeniería o Ingeniería Biológica.- Esta rama tratasobre el descubrimiento de nuevos fenómenos e intenta
dar una mejor visión de fenómenos ya conocidos. Se
considera como la más general y básica.
2) Ingeniería Biomédica.- Está contenida en la Bioingeniería, se orienta hacia el ser humano, con la finalidad de
manejar las enfermedades, se investigan los problemas
básicos y aplicados.
3) Ingeniería Clínica.- Está contenida en la ingenieríabiomédica, se dirige tratar los problemas asistenciales
de salud en hospitales y trabaja junto a la medicina con
su misma jerarquía e integrada a ella.

B. Exoesqueletos: mejoran las capacidades humanas
En la electrónica de exoesqueletos, existen varias maneras
de adquirir información y de igual manera varias estrategias de
control que se adaptan de acuerdo a cada desarrollo, teniendo
encuenta que lo imaginado y lo implementado siempre tienen
que estar en concordancia con los desarrollos de las demás
áreas aplicadas a la construcción del exoesqueleto.
El exoesqueleto es uno de los avances médicos más importantes y versátiles, ya que pueden ser usados en varias y
distintas áreas. Básicamente están diseñados para ayudar y
proteger al usuario que puede estar sano o no. Por ejemploestos pueden ser diseñados, para ayudar y resguardar a los
soldados y los trabajadores de la construcción, o para ayudar
a la supervivencia de las personas en entornos riesgosos. En la
medicina existe un amplio mercado en el futuro como prótesis
para proporcionar ayuda a la movilidad para los ancianos y
personas enfermas. [3]
Unos exoesqueletos tienen como objetivo dar apoyo o
incrementarla fuerza humana. Como por ejemplo, Shingo
Kariya, Keigo Watanabe, Kazuo Kiguchi, Kiyotaka Izumi y
Toshio Fukuda, en su artículo “An exoskeletal robot for human
elbow motion support-sensor fusion, adaptation, and control”
[4], muestran el diseño de un exoesqueleto que ofrece soporte,
apoyo y fuerza al codo, con la ayuda de sensores de fuerza
ubicados en la mano y a las señales EMG....