Una de las complicaciones de salud más graves que podríamos enfrentar es no poder mover nuestras articulaciones con libertad. Ya sea por los diferentes accidentes que ocurren en el Perú, por temas genéticos o de otras índoles, miles de peruanos sufren las dolencias de vivir con las piernas inmovilizadas o sienten dolor al intentar mover las articulaciones inferiores.

Según Dante Elías, coordinador del Grupo de Investigación en Robótica Aplicada y Biomecánica (Girab) de la PUCP, esta fue una de las grandes motivaciones del proyecto “Exoesqueleto para extremidades inferiores”, un invento que nació en la PUCP y cuya historia se remonta a los estudios de doctorado del profesor Elías en la Pontificia Universidad Católica de Chile.

“El proyecto nació primero como un simulador de marcha basado en mecanismos paralelos con las plataformas de Stewart y Gough. Cuando estaba en Chile, vi que un amigo trabajaba con el modelamiento dinámico de ambas y pensé que era muy interesante lo que hacía. Cuando volví al Perú, quise trabajar con proyectos de mecanismos paralelos y empecé a investigar”, cuenta el Dr. Elías.

Un exoesqueleto es una estructura mecánica capaz de adaptarse al cuerpo de una persona. Se trata de una suerte de ‘traje robótico’ que puede llegar a mejorar las condiciones físicas. Como la mayoría de proyectos, esta interesante plataforma nace de la curiosidad académica de un grupo de investigadores que, además de tener una preocupación tecnológica, busca ayudar a las personas que sufren alguna discapacidad física y necesitan rehabilitación.

El funcionamiento

El exoesqueleto trabaja sobre el tobillo, la rodilla y la cadera, pues cuando caminamos movemos estas tres articulaciones. No fue fácil llegar a la idea específica del proyecto, ya que para desarrollarlo era necesario contar con un estudio profundo sobre el estado de arte de las plataformas Stewart y Gough, de allí que fuera importante conocer sus diversos tipos de aplicaciones: simuladores de vuelo, para manufactura, para deportistas y, finalmente, para rehabilitación humana.

“La clave está en el uso de servomotores eléctricos (motores eléctricos que pueden ser controlados tanto en velocidad como en posición)”, detalla Elías. “Decidimos usarlos en tobillos, rodillas y en la cadera. A partir de esto, desarrollamos un concepto funcional y simplificado. Un día un estudiante se me acercó y me dijo: ‘He hablado con la profesora Rocío Callupe (docente del Departamento de Ingeniería) y me ha propuesto hacer un dispositivo de rehabilitación del tipo banda’. Ahí mismo le respondí: ‘¿Por qué no tomas el desafío de hacerlo con mecanismos paralelos?’. Y así formulamos el primer proyecto”, añade.

A partir de dicha situación, los investigadores de Girab-PUCP desarrollaron un diseño mecánico simple, limitados por el alto costo de la tecnología de punta y la dificultad de importar piezas que no podían hallarse en nuestro país. Hasta que dieron el paso más grande, como cuenta el Dr. Elías: “Desarrollamos un simulador de marcha, pero nos dimos cuenta de un problema: que este solo garantiza el movimiento de la base del pie, pero no el de los ángulos exactos del tobillo, la rodilla o las caderas, así que me pregunté ¿qué dispositivos existen para lograr movimientos articulares que coincidan con la marcha?”.

Entre estudios, lecturas e investigaciones, el equipo descubrió los exoesqueletos como mecanismos que se acercaban más a lo que el grupo buscaba desarrollar. “A partir de ahí, lo que hicimos fue tener un simulador tipo plataforma –el simulador de marcha donde solo se movía el pie– al que se le sumaría un exoesqueleto enfocado en el movimiento de las articulaciones. Los integramos y obtuvimos un producto más complejo para rehabilitación”, explica Elías a manera de resumen sobre el largo proceso que tomó llegar al objetivo final.

A través de este proyecto específico, Girab-PUCP apuesta por un desafío tecnológico que pueda emplearse en la rehabilitación de las extremidades inferiores de seres humanos. “Mover articuladamente las piernas es complicado, hacer que el robot se desplace con movimientos articulados es más complicado aún. Nuestro reto es crear tecnología que pueda ayudar a las personas con estas afecciones”, concluye el ingeniero.

El proyecto del exoesqueleto creado por Girab-PUCP recibió financiamiento del Estado procedente de Innóvate Perú (ex FINCyT).

Contempló el uso de las plataformas de Stewart y Gough, mundialmente conocidas por su aplicación en rehabilitación.

La comunión entre ingeniería y medicina se dio con un constante apoyo de trabajo en equipo de los profesionales del grupo.

La medicina

Uno de los puntos más interesantes de este trabajo fue la constante interdisciplinariedad con la que el grupo intentaba sacar adelante el proyecto. A los ingenieros mecánicos y electrónicos de Girab se sumó la Dra. Jessica Pajaya, especialista del Instituto Nacional de Rehabilitación, institución vinculada al proyecto. La presencia de la Dra. Pajaya le dio un matiz interesante desde la perspectiva de una de las disciplinas más complejas del conocimiento humano: la medicina, vital para desarrollar un aparato rehabilitador.

“Desde que empezamos con el simulador de marcha, siempre fuimos asesorados por un médico especialista en rehabilitación. La literatura nos decía algunas cosas, pero no al detalle, pues para que el trabajo sea completo debíamos comprender la función de los tendones, ligamentos, músculos y huesos. Al modelo tecnológico le tuvimos que incorporar la función de esta parte del cuerpo. Fue en un trabajo complejo que tomó mucho tiempo”, destaca Elías.

De la mano de la Dra. Pajaya, evaluaron a decenas de candidatos entre 25 y 35 años para estimar un patrón promedio matemático sobre cómo caminamos los peruanos, y así lograr que el exoesqueleto se adecuase a estas cifras y no hacerle daño al paciente. “La Dra. Pajaya analizaba la forma de caminar de los candidatos. A veces algunos detalles nos parecen imperceptibles, pero un especialista puede notar ciertas deficiencias al caminar. La doctora hizo mediciones longitudinales de huesos para entender la respuesta del cuerpo y la tonicidad muscular. Con esta información, obtuvimos un patrón peruano, algo importante porque la literatura te brinda datos de anglosajones, que no necesariamente caminan igual a un peruano”, explica Elías.

“Nos preocupamos por el enfoque social del proyecto. Trabajar con seres humanos implica darles el mayor confort para que puedan sanarse”, concluye el coordinador del Grupo de Investigación en Robótica Aplicada y Biomecánica de la PUCP. Esto es importante porque al desarrollar máquinas para seres humanos se debe buscar su comodidad con una seguridad muy alta pues, en casos muy complicados, los involucrados pueden verse afectados.