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FUTEK pone el mejor pie adelante con un tobillo robótico biomecánico
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Las células de carga ultraprecisas de FUTEK están ayudando a dar vida al tobillo protésico del MIT Media Lab, replicando el movimiento humano natural para crear una sustitución casi perfecta de un miembro humano.
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Desarrollado por Matthew Carney, del grupo de Biomecatrónica del MIT Media Lab, el revolucionario actuador TF8 es una prótesis motorizada. En lugar de emplear un diseño de talla única, es capaz de replicar la funcionalidad cinética y cinemática del tobillo humano, moviéndose y respondiendo a la fuerza de una manera realista.
El tobillo robótico es accionado por un actuador elástico de fuerza de reacción (FRSEA) desarrollado por el MIT. Junto con la célula de carga LCM300 de FUTEK, el actuador permite que el peso y la marcha del usuario se adapten a terrenos variados, como escaleras y pendientes.
El tobillo protésico se controla neuralmente gracias a una nueva técnica de amputación desarrollada por el MIT. Esta técnica reubica los músculos y algunos nervios por encima de la zona de amputación, en lugar de eliminarlos. Los sensores de la prótesis leen las señales de estos músculos y pueden transmitir las sensaciones a los nervios.
Estos músculos y nervios conservados, que antes controlaban la pierna, permiten ahora una comunicación neuromuscular bidireccional entre la prótesis y su portador. Como resultado, el usuario experimenta una pierna artificial que parece real, ya que puede sentir los movimientos del tobillo.
Las prótesis robóticas integran la biomecánica, la mecánica, la electricidad y el software más avanzados, afirma Carney.
"Para intentar ajustarse a los confines de la forma humana e igualar el ancho de banda y la densidad de potencia del cuerpo humano, tenemos que superar los límites de todas las disciplinas: computación, resistencia de los materiales, densidades de energía magnética, sensores, interfaces biológicas y mucho más. En el nivel más fundamental, intentamos eliminar la discapacidad. Queremos desarrollar tecnologías que permitan que no haya diferencia entre las personas discapacitadas y las de un tipo de cuerpo normativo"
El tobillo protésico utiliza la célula de carga de galgas extensométricas LCM300 de FUTEK para medir la fuerza. Se eligió por su reducido tamaño, su ligereza, su gran precisión y su fácil instalación.
Una célula de carga es un transductor que convierte la fuerza en una salida eléctrica medible. En este caso, la célula de carga permite al tobillo robótico determinar con exactitud la fuerza que debe ejercer para ayudar al usuario, explica el director de desarrollo comercial de FUTEK, Ehsan Mokhberi.
"El tacto es el más importante de los cinco sentidos cuando se trata de prótesis, exoesqueletos, robótica y automatización. Nuestro sensor aporta técnicamente el sentido del tacto al tobillo robótico"
Las personas no piensan conscientemente en la fuerza que aplica su cuerpo al realizar tareas sencillas como caminar. El cerebro realiza estos cálculos de forma automática basándose en la retroalimentación del cuerpo. La célula de carga de FUTEK permite que la prótesis robótica proporcione la misma información al cerebro.
La ligera célula de carga de galgas extensométricas LCM300 sólo mide 30 mm de largo y 12 mm de ancho, y pesa 42,5 gm. Tiene una precisión del 0,25 por ciento de la potencia nominal.
"Una de las ventajas de esta precisa célula de carga es que mide la fuerza inmediatamente, respondiendo en milisegundos, para garantizar que el tobillo pueda actuar sin problemas en tiempo real. El resultado es un bucle de retroalimentación cerrado que permite al usuario y al tobillo robótico actuar como uno solo, ofreciendo un movimiento mucho más natural que el de una prótesis tradicional."
El mecanizado de precisión por CNC permite a FUTEK fabricar de forma sistemática sensores con las ajustadas tolerancias que requieren las aplicaciones robóticas y biomecánicas. Sus sensores pueden medir directamente la fuerza, la presión y el par, además de medir indirectamente aspectos como el flujo, la viscosidad y la oclusión. El mercado de la medicina y la tecnología médica es un campo en expansión para FUTEK, que representa alrededor del 30% de su negocio y crece cada año. Además de las prótesis eléctricas, los sensores de FUTEK también se encuentran en exoesqueletos y brazos robóticos, incluidos los robots de cirugía. Otros sectores importantes son el aeroespacial y la defensa, la fabricación y la automoción.
"Somos conocidos por la miniaturización y por ofrecer una gran variedad de diseños de sensores, geometrías y configuraciones de montaje, lo que nos permite dar soporte a casi todos los sectores. Trabajar con el MIT Media Lab demuestra exactamente el potencial que tiene este tipo de tecnología para cambiar la vida de las personas."
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