Un exoesqueleto diseñado por investigadores de Queen's Engineering que mejora la eficiencia al caminar es el tema de un nuevo estudio presentado en la principal revista académica. Ciencia:.
La ciencia de caminar está dando su próximo gran paso con la ayuda de un exoesqueleto único que permite a los usuarios caminar más con menos energía. Desarrollado por un equipo multidisciplinario de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Queen, el prototipo montado en la mochila elimina energía durante una fase específica del ciclo de la marcha, lo que reduce el costo metabólico de caminar. Los detalles del desarrollo y la evaluación del dispositivo se publicaron hoy en Science, una de las revistas académicas más importantes del mundo.
A diferencia de las tecnologías de exoesqueleto existentes que agregan energía o la transfieren de una fase del ciclo de la marcha a otra, este nuevo dispositivo ayuda a los usuarios al eliminar la energía que ayuda a los músculos de la rodilla durante un momento crítico, llamado fase de balanceo terminal.
“Quitar energía de las piernas de una persona mientras camina puede parecer contradictorio, como aplicar el freno en un automóvil en movimiento”, dice Michael Shepertycky, un reciente Ph.D. graduado y autor principal del estudio, "pero nuestros músculos eliminan energía de forma natural mientras caminamos, y nuestro dispositivo les ayuda a hacerlo".
El equipo prevé la la tecnología—que pesa poco más de medio kilogramo—, lo que permite a los excursionistas caminar distancias más largas o ayudar a las enfermeras a estar menos cansadas después de una larga jornada de pie.
“Mejorar la economía de caminar y correr ha sido un tema importante de investigación durante las últimas dos décadas, debido a sus implicaciones científicas y prácticas”, dice Qingguo Li, profesor asociado de Ingeniería Mecánica y de Materiales y coautor del estudio. "Caminar es un proceso delicado y altamente optimizado, que dificulta el uso de exoesqueletos para mejorar la eficiencia de la caminata".
Además de ayudar al usuario, el dispositivo convierte la energía extraída en electricidad que se puede utilizar para alimentar el sistema de control del dispositivo y otros dispositivos portátiles. Esta capacidad de recolección de energía podría ser particularmente útil para las personas que viajan a pie en lugares remotos, permitiéndoles cargar teléfonos celulares o dispositivos GPS. Yan-Fei Liu, profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática y coautor del estudio, dirigió el desarrollo de la electrónica de potencia del dispositivo.
El enfoque interdisciplinario del equipo incluyó elementos de biomecánica de la marcha, fisiología, interacciones hombre-máquina e innovación en el diseño. Gran parte de esta investigación se llevó a cabo en el Movilidad Research Center, una instalación de Queen's / Kingston Health Sciences Center equipada con tecnología de análisis de la marcha de clase mundial.