Llegan exoesqueletos industriales, más por venir

 

Llegan exoesqueletos industriales, más por venir

Han llegado exoesqueletos industriales. En la foto está el Guardian XO de Sarcos Robotics.

Los «exoesqueletos» son aquellos dispositivos mecánicos o materiales blandos que usan los pacientes / operadores, cuya construcción refleja la estructura de las extremidades, las articulaciones y los músculos del operador, que funcionan en conjunto con ellos. Los exoesqueletos se usan como amplificador de capacidades, dispositivo de asistencia, controlador háptico o para rehabilitación. Los exoesqueletos contrastan con los mecanismos no articulados, como las abrazaderas y las eslingas, que no funcionan de manera complementaria con los operadores humanos.

Muchos de los primeros modelos fueron diseñados para aplicaciones militares, con departamentos de defensa, principalmente en los Estados Unidos, financiando iniciativas de investigación y desarrollo. Los esfuerzos de comercialización siguieron, liderados por exoesqueletos diseñados para rehabilitación médica (a menudo para veteranos heridos), o como ayudas de movilidad que permiten a los parapléjicos pararse erguidos, caminar y subir escaleras (exos de calidad de vida).

Los exoesqueletos diseñados para realizar tareas de trabajo manual en entornos industriales ahora están disponibles comercialmente. Más importante aún, la investigación de exo está en curso y están llegando más productos industriales. Es fácil ver por qué. Muchos procesos industriales son demasiado complejos para automatizar con la tecnología existente. Al mismo tiempo, parte de este mismo trabajo es demasiado exigente físicamente o arriesgado para ser realizado por humanos.

La tecnología de exoesqueleto puede actuar como una solución de puente entre los extremos de las tareas totalmente manuales y sin tecnología, para aquellas operaciones que demandan robots industriales tradicionales. Los exoesqueletos explotan la inteligencia de los operadores humanos y la fuerza, precisión y resistencia de los robots industriales.

Los beneficios comerciales de los exoesqueletos comerciales / industriales son obvios y fácilmente cuantificables. Incluyen una mayor productividad, con una reducción concomitante en el número de lesiones relacionadas con los trabajadores, así como una menor necesidad de soluciones robóticas costosas y «completas».

Mercado naciente

Los exoesqueletos industriales se están utilizando principalmente (o bajo evaluación) en el trabajo de fabricación y logística de apoyo. Si bien el mercado de exoesqueletos industriales portátiles, guiados por humanos, aún está en su naciente, la oportunidad para los proveedores de soluciones es muy grande.

Por ejemplo, ABI Research encuentra que el mercado total direccionable (TAM) para exoesqueletos comerciales / industriales actualmente supera los 2.6 millones de unidades, con aquellas que cuentan con tecnologías que soportan la posición en pie y en cuclillas, el tipo más común. Muchos desarrolladores de tecnologías de exoesqueletos militares y de atención médica ahora han agregado sistemas industriales a sus líneas de productos.

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Chaleco de trabajo de Esko Bionics

Exoesqueletos de primera generación

La primera generación de exoesqueletos militares y de rehabilitación compartió muchas características. Ambos tipos estaban compuestos de elementos estructurales estriados, a menudo pesados, que incluyen correas, actuadores, puntales, clips y más. Cuando se usan, los dispositivos a menudo interfieren con los movimientos naturales del cuerpo, disminuyendo la eficiencia y los tiempos de ejecución, y obligando al usuario a gastar una gran cantidad de energía para compensar. Es decir, el uso de los exoesqueletos produjo resultados que son lo contrario de los supuestos beneficios de la tecnología: aumento de potencia y resistencia.

Los primeros exoesqueletos militares y de rehabilitación también fueron alimentados con paquetes de baterías. Desafortunadamente, la tecnología de energía portátil de la época a menudo era demasiado limitada y pesada para un trabajo prolongado.

Exoesqueletos con y sin potencia

La nueva generación de exos comerciales / industriales, algunos aún en desarrollo, se han beneficiado de soluciones de batería más eficientes, mientras que algunos han recurrido a soluciones de energía no tradicionales como el aire comprimido. Los ejemplos de exoesqueletos impulsados ​​por la clase comercial incluyen Innophys ‘Muscle Suit, Activelink’s Powerloader Ninja, Cyberdyne’s HAL for Labor Support RB3D’s HERCULE, Esko Bionics’ Esko Vest, Sarcos Robotics ‘Guardian XO y Noonee’s Chairless Chair.

A diferencia de los exoesqueletos motorizados, los exoesqueletos no pasivos o «pasivos» aumentan la fuerza y ​​proporcionan estabilidad a través de una combinación de flexión / extensión guiada por humanos y mecanismos de bloqueo. Exos sin motor para uso comercial e industrial incluyen MAX Exoskeleton Suite de suitX, Ekso Bionics ‘Work Vest, StrongArm Technologies’ FLx ErgoSkeleton, Laevo’s Laevo y Lockheed Martin’s Fortis.

Exoesqueletos rígidos y blandos

El exo rígido puede producir estrés musculoesquelético y fatiga debido a su peso, así como al movimiento no natural o restringido del traje. Como resultado, varias compañías están desarrollando nuevos tipos de exoesqueletos blandos hechos de materiales suaves, livianos y conformes. Los sistemas mismos funcionan con actuadores de músculos blandos o aire comprimido, o utilizan mecanismos de flexión / extensión. Los guantes Iron Assist y Power Assist Industry de Bioservo Technologies sirven como ejemplos.

De manera similar a los sistemas de primera generación, los grupos que desarrollan sistemas exo blandos para aplicaciones militares e incluso para consumidores, como la Universidad de Harvard y SuperFlex, respectivamente, seguramente se enfocarán en el sector industrial en algún momento.

Investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada y la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas y Ciencias de Harvard John A. Paulson (SEAS) están explorando cómo el aprendizaje automático puede personalizar los controles del exoesqueleto suave. Los investigadores utilizaron una técnica llamada «optimización humana en el circuito». Utiliza mediciones en tiempo real de señales fisiológicas humanas, como la frecuencia respiratoria, para ajustar los parámetros de control. A medida que el algoritmo se enfocaba en los mejores parámetros, dirigió el exosuit sobre cuándo y dónde entregar la fuerza de asistencia.

Más por venir

Con el apoyo de los avances en materiales, baterías y tecnologías de actuadores, nuevos exoesqueletos diseñados para trabajos industriales continuarán llegando al mercado. El papel de estos sistemas también se ampliará, y también aumentará el número de industrias que emplean estas tecnologías (piense en la construcción, la agricultura y más). Las razones son obvias: los beneficios comerciales en términos de aumento de la productividad, reducción de lesiones laborales y más, son simplemente demasiados y demasiado grandes para ignorarlos.

Llegan exoesqueletos industriales, más por venir

 

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