Desarrollan prótesis robóticas de manos que funcionan con los pies… | La Crónica de Hoy
Facebook Twitter Youtube Jueves 09 de Marzo, 2017

Desarrollan prótesis robóticas de manos que funcionan con los pies…

Académicos del IIMAS de la UNAM diseñan soluciones sencillas para generar prótesis, manos, brazos y exoesqueletos que no requieren circuitos ni chips.

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El laboratorio de Hernando Ortega en el IIMAS siempre está lleno de novedades. En el lugar hay prototipos por doquier, brazos robóticos, motores, desarmadores, herramientas varias, y un aparente desorden que sólo demuestra que el espacio es un poco limitado para las ideas y proyectos de él y su equipo de trabajo. 

Con más de una década de trabajo e investigación en el Instituto de Investigación en Matemáticas Aplicadas y en Sistemas (IIMAS) de la UNAM, Hernando ha realizado múltiples diseños en robótica y mecatrónica, y se ha especializado en el desarrollo de manos y brazos robóticos, así como en “plataformas” de robots de servicio. Estos últimos incluso han incursionado en puestas en escena de vanguardia, que han sido el eje de obras centradas en la conceptualización de la tecnología y la robótica en nuestras vidas. 

Programación, inteligencia artificial, realidad aumentada, y mucha tecnología de sensores de movimiento, son algunas de las herramientas que emplea el especialista, no obstante, entre las áreas que han destacado en su trabajo se encuentra una de importante impacto social, la salud. El equipo del IIMAS desarrolla desde hace varios años diversos prototipos de extremidades-prótesis robóticas. 

A la par del perfeccionamiento de los movimientos básicos y más finos que puede llevar a cabo una mano robótica, los universitarios desarrollan diversas opciones tecnológicas que podrían emplearse en personas que han perdido brazos o manos. Han transitado por diversas soluciones, que han sido complementadas con la opinión y experiencia de médicos del Instituto Nacional de Rehabilitación (INR). Así, Hernando y sus alumnos han llegado a una solución simple, de bajo costo y muy asequible. Sin embargo, esta idea y prototipo es tan innovadora como inusual, por lo que habrá que convencer a más de un médico de su valor: controlar las manos (robóticas) con los pies. 

Actualmente, en el mundo el camino de desarrollo de estas tecnologías se ha enfocado en las prótesis mioeléctricas que requieren de una intervención quirúrgica del muñón del usuario con la extremidad robótica. Éstas funcionan mediante las señales eléctricas que envía el cerebro, las cuales son amplificadas para generar el movimiento. No obstante, esta solución aún es compleja, costosa y aún no alcanza los resultados deseados en la mayoría de los casos. 

Hernando y su equipo desarrollaron en cambio algo más sencillo, una extremidad que funciona mediante mecanismos y motores que se accionan con el pie mediante una plantilla. Ésta funciona con switches y no con circuitos complicados, refiere el universitario. 

“La idea de la plantilla es que no ocupemos circuitos eléctricos, en vez de ello utilizar dedos de los pies para generar movimientos de la mano. Así no tenemos que utilizar chips, sino sólo motores sencillos y los mecanismos de la plantilla, los cuales son súper baratos”, explica Hernando. 

Ésta es una simplificación al máximo de lo que que busca este tipo de tecnología y aunque tienen que perfeccionar la plantilla, Hernando asegura que es más fácil de utilizar de lo que aparenta, y hace uso de la plasticidad del cerebro para manejarlo. Sólo requiere memorizar qué dedo del pie corresponde a cada movimiento y en qué proporción. 

“Mis propios alumnos no me creían cuando propuse desarrollar una plantilla que permitiera mover las extremidades superiores (robóticas). Una vez que les enseñé lo factible que era no les quedaron dudas. Algunos de ellos ya dominaban el sistema en tan sólo una semana, y desde la primera vez que lo utilizas te familiarizas con los movimientos. Es una habilidad que se adquiere rápido, a diferencia de los sistemas mioeléctricos, con los que esa familiaridad tarda meses”. 

La plantilla ha sido desarrollada ergonómicamente, diseñada incluso para evitar que una persona con pie diabético se lastime. Tiene dos modos de operación, una mientras se camina con ella y un seguro impide que se accionen los movimientos, y otra cuando se activa y emplea para sujetar objetos. Hipotéticamente, el usuario podría ir a la cocina con el seguro, swichear y tomar un vaso, swichear de nuevo y trasladarse a otra habitación son que el movimiento al caminar accione los comandos. “Swicheas, caminas, swicheas y sueltas…”.

Aunque esta solución es práctica, barata, eficiente y más fácil de usar que los sistemas mioeléctricos, aún genera escepticismo entre la comunidad médica, refiere Ortega. En el INR continúan explorando la tecnología mioeléctrica, después de todo los médicos no buscan inventar cosas, sino utilizar lo que ya está probado. “Por ello, nosotros queremos hacer una comparación entre los dos tipos de tecnología, con el objetivo de conocer la opinión de los pacientes y den alguna pauta para invertir en alguno de los dos caminos”. 

Ortega Carrillo y su equipo han explorado otras opciones para mover las extremidades, algunas que parecen menos usuales que emplear una plantilla. Tal es el caso de la utilización de una diadema que capaz de leer las ondas cerebrales y accionar los brazos robóticos, casi como si se moviera con la mente. Esta tecnología requiere de mucha concentración, casi Jedi, y al final resultó no ser la mejor opción, debido a que el proceso era lento y no el más eficaz. No obstante,  experiencias como ésta han ayudado al equipo a buscar soluciones cada vez más sencillas. 

REALIDAD AUMENTADA. Como complemento a la plantilla, los académicos han desarrollado una tecnología adicional para aprender a usarla y que no requiere de las extremidades robóticas. Para ello, uno de sus colaboradores, Esaú Villarreal, un sistema virtual para entrenar a los usuarios y con el que pueden practicar y familiarizarse más con la tecnología. 

El sistema consiste en una aplicación que utiliza realidad aumentada, que recrea una mano en un dispositivo móvil y con el cual puede llevar a cabo los movimientos de la plantilla. Así el usuario observarlos cómo se ajustan los movimientos básicos y sus combinaciones, así como su evolución en el manejo de la plantilla. “Este entrenamiento facilita y mejora la coordinación del usuario con la plantilla y evita las molestias iniciales que puede causar la prótesis real cuando se usa las primeras veces”, refiere Esaú. 

Los universitarios apuntan además que esta tecnología de realidad aumentada permite a los usuarios llevar a cabo una terapia para lidiar con el dolor del miembro fantasma, resultado de la amputación del miembro. Después de la amputación, el cerebro no sabe qué hacer con las señales correspondientes a la extremidad, y si bien los universitarios refieren que si bien la medición del alivio de ese dolor puede ser subjetiva, la aplicación que desarrollaron puede ser muy útil en su tratamiento. 

SOBRE RUEDAS. En el taller-laboratorio de Hernando Ortega se observa también una silla de ruedas con el con las extremidades superiores de un exoesqueleto. El especialista del IIMAS explica que forma parte de otro tipo de proyecto que sería complementario a las prótesis que desarrollan.  

“Para quienes carecen de los dos brazos hemos desarrollado exoesqueletos. Nuestros diseños son sencillos para evitar las molestias de cargar este tipo de aparatos, fácil de poner y utilizar. Ahora exploramos si la plantilla puede combinarse con estos sistemas”.  

Pero el proyecto podría escalar aún más, si se concreta una colaboración con el equipo de Raúl Rojas, profesor mexicano en la Universidad Libre de Berlín, que ha desarrollado tecnología de inteligencia artificial para la movilidad de automóviles autónomos que no requieren conductor. Los académicos berlineses y mexicanos han adoptado esta tecnología para aplicarla en sillas de ruedas que ayuden a personas discapacitadas a surcar calles y otros ambientes, evitando sus obstáculos.  

Hernando Ortega tiene seguridad en sus diseños y la plantilla, no sólo por la factibilidad técnica, sino porque ha observado que instituciones como DARPA (Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa de EU) también este tipo de proyectos, aunque con sus debidas diferencias. “La diferencia es que ellos hacen una cirugía e implantan el mecanismo. Nuestro dispositivo es superficial; tampoco es que nos lleven tanta ventaja, sólo que ellos invierten millones en sus investigaciones”.

En tanto, los universitarios buscan constantemente fuentes de financiamiento, donde no sólo han encontrado escepticismo de algunas de sus fuentes, sino además demérito de su trabajo. Ortega refiere que hay quienes piensan que para hacer sus manos robóticas, por ejemplo, sólo consiste en su impresión en 3D, algo que “cualquiera hace”. 

“Una cosa es bajar los diseños e imprimirlos y otra que los diseñes. Puedes bajar descargar e imprimir La divina comedia, pero no significa que la hayas escrito ni mucho menos que la hayas leído”. 

Quizá no tengan muchos recursos, espacio ni el crédito que se merecen, sin embargo, estos universitarios compensan todo ello con creatividad, el recurso principal de este laboratorio. “Siempre buscamos la forma de arreglárnosla, vemos videos, leemos y generamos ideas propias; buscamos cómo adaptarlo a nuestras circunstancias y hacerlo más barato y sencillo. Demostramos —y como evidencia quedan las tesis de sus alumnos— que no necesitan sofisticadas herramientas ni grandes cantidades de dinero. Empleamos más creatividad que otra herramienta, somos de la idea de que si tienes algo en mente lo hagas y no te detengas por falta de recursos”.

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