Los avances en la prostética le apuntan a recuperar la funcionalidad perdida, y que los pacientes experimenten los sentidos y sensaciones de una extremidad real.

La impresión 3D permite adaptar el miembro a las medidas, complejidad y necesidades de las personas; con distintas capas y niveles de mecanismos. El material desarrollado por la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zurich) y una start-up estadounidense, Inkbit, es más durable, robusto y con propiedad elástica.

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La tecnología obtiene prótesis más resistentes, combinando polímeros suaves con otros rígidos y elásticos, diseñando estructuras curvas y con cavidades. Las manos robóticas producidas tienen músculos, ligamentos y tendones artificiales.

“No habríamos llegado tan lejos con los poliacrilatos de curación rápida que veníamos usando hasta ahora para imprimir en 3D. Para construir la mano hemos usado polímeros de tioleno de curación lenta. Tienen muy buenas propiedades elásticas y recuperan su forma original tras doblarse mucho más rápido que los poliacrilatos”. Son ideales, por tanto, para fabricar ligamentos.”, argumenta Thomas Buchner, estudiante de doctorado del grupo del profesor Robert Katzschmann en la ETH Zurich.

Así mismo, la rigidez de los tiolenos puede ajustarse finamente para cumplir con los requisitos de la robótica blanda. “Los robots fabricados con materiales suaves, como la mano que hemos desarrollado, tienen ventajas con respecto a los robots convencionales fabricados con metal. Dado que son blandos, suponen un riesgo menor de accidentes y de heridas al interactuar con trabajadores humanos, y están mejor dotados para manejar objetos frágiles”, afirma Katzschmann.

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Las impresoras 3D trabaja con un extrusor que deposita el material en forma viscosa en cada punto; una luz ultravioleta proporciona inmediatamente el tratamiento de curación para los polímeros rápidos, y permite aplicar la siguiente capa. Previamente, un elemento mecánico debe pulir las irregularidades en la superficie.

“Un mecanismo de feedback compensa cada defecto al imprimir la siguiente capa, calculando los ajustes necesarios al material inyectado en tiempo real, con puntería certera”, explica Wojciech Matusik, profesor del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y coautor del estudio.

Esta técnica permite que los plásticos lentos tengan tiempo suficiente para consolidar su estructura compleja; los objetos robóticos se imprimen completos, sin necesidad de ensamblaje. Se espera que este descubrimiento biomédico esté pronto al servicio de hospitales y clínicas.

Imagen: Captura de pantalla/news.mit.edu 

Para obtener este avance en la manipulación de objetos en una mano robótica, eligieron una tarea complicada, la de “ejecutar una rotación arbitrariamente grande de un objeto agarrado de forma desigual en la mano mientras se mantiene siempre el objeto en una sujeción estable y segura”, explica la revista de divulgación científica Eurekalert.

De acuerdo con la información esta actividad es muy difícil de realizar porque requiere el reposicionamiento constante de un subconjunto de dedos, mientras que los otros dedos tienen que mantener el objeto estable. “La mano no solo pudo realizar esta tarea, sino que también lo hizo sin ningún tipo de retroalimentación visual, basándose únicamente en la detección táctil”, reseña.

Cabe mencionar  que por años los científicos han intentado crear una verdadera destreza en las manos de los robots, y esto no ha sido posible, por eso este grupo de científicos han calificado este avance como el más significativo.

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La mano tiene cinco dedos y 15 articulaciones accionadas de forma independiente; cada dedo está equipado con la tecnología de detección táctil del equipo.

Otra de las características es que la mano computarizada hizo sus tareas para la que fue programada sin cámaras externas “por lo que es inmune a la iluminación o la oclusión”.

Es decir el dispositivo no depende de luz o de una visión para lograr manipular el objeto con cierta destreza “humana”.

“Si bien nuestra demostración fue una tarea de prueba de concepto, destinada a ilustrar las capacidades de la mano, creemos que este nivel de destreza abrirá aplicaciones completamente nuevas para la manipulación robótica en el mundo real”, dijo Matei Ciocarlie, profesor e investigador del proyecto .

Según el académico uno de los usos que se le podría dar a la mano robótica, podría estar “la logística y el manejo de materiales, ayudando a aliviar los problemas de la cadena de suministro como los que han plagado nuestra economía en los últimos años, y en la fabricación avanzada y el ensamblaje en las fábricas”. señaló.

Imagen: stepintofuture

El diseño del prototipo se basa en las indicaciones de la Asociación Colombiana de Medicina Física y Rehabilitación, estimando que la incidencia de amputación en extremidades superiores en Colombia es del 0,65% al 0.1%. Aproximadamente un 10 % de la población tiene algún tipo de discapacidad y entre el 5 y 10 % de los discapacitados son amputados.

En cuanto a personas con sordera, según la Organización Mundial de la Salud (OMS), 446 millones de personas, es decir más de 5% de la población mundial, tienen una pérdida auditiva incapacitante. De ese total, 500 mil son colombianas, o sea el 1% de nuestra población.

Consecuente a esto, tres estudiantes de séptimo semestre de Ingeniería Mecatrónica de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), Sede de La Paz, presentaron un prototipo de ayuda tecnológica en la Primera Feria de Innovación, Transferencia de Conocimiento y Emprendimiento.

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Se trata de una mano robótica compuesta por una banda elástica centrada en un sensor flex, que imita los movimientos de los dedos de una mano humana. “Si lo doblo o hago un movimiento de flexión es el mismo que va a hacer la mano robótica”, explicaron sus creadores Andrés Felipe Torrijo, Gustavo Montero, Diego Jaramillo y Eduar Díaz.

El prototipo también está conformado por palma, falanges y tendones, a manera de cables acoplados a un motor. Su material es de ABS (plástico) y su controlador programable es un dispositivo denominado Arduino. El modelo de la mano robótica se hizo en computador y se imprimió en 3D.

¿Cómo funciona?

Ardunio funciona mediante sensores conectados a un computador, permitiéndole a la mano robótica ser una traductora que ‘habla’ la lengua de señas, comunicando mensajes a personas con discapacidad auditiva.
El desarrollo se logró en el marco de la asignatura Procesos de Manufactura, con el fin de realizar un aporte tecnológico con diseño propio, con bajo costo y alcanzable para personas de pocos recursos.

Según el futuro ingeniero Andrés Felipe Torrijo, la robótica aplicada a la medicina ha tenido un gran avance y varias especialidades médicas se han visto beneficiadas con el empleo de robots cada vez más precisos. Así, se obtienen mayores posibilidades para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades, y la asistencia para la rehabilitación de pacientes y la suplencia de funciones.

“Con la mano robótica se busca enseñar lengua de señas a las personas que no lo saben y mejorarlo a los que ya lo implementan. Asimismo se busca que los nuevos estudiantes exploren en nuevos modelos de manos robóticas y que vayan mejorando sus técnicas”, explica.

Por su parte, Gustavo Montero argumenta que “el desarrollo de la robótica ha permitido crear prótesis inteligentes, elementos artificiales dotados con un cierto grado de autonomía que permiten suplir funciones de manera parcial o total de miembros amputados como resultado de un accidente o tras algún tipo de lesión”.

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Entre tanto, el profesor Juan Jairo Vaca González afirma que “no solo se busca fortalecer las capacidades de los estudiantes para generar proyectos usando diferentes ramas de la ingeniería mecatrónica, sino que se impulsan proyectos aplicables en la solución de diferentes situaciones o problemáticas de la región (Cesar)”.

El alfabeto manual o dactilológico es un sistema de representación, oral simbólica, ya icónica, de las letras de los alfabetos de las lenguas orales-escritas por medio de las manos.

La lengua de señas o de signos es una lengua natural de expresión y configuración gesto-espacial y percepción visual; incluso táctil por ciertas personas con sordoceguera. Puede ser unimanual o bimanual.

Cabe notar que Colombia es el primer país de Latinoamérica en desarrollar una herramienta tecnológica digital para el aprendizaje de la investigación científica en lengua de señas, un recurso que busca fortalecer la educación inclusiva en el país.

La innovación, llamada SEP Investiga, es liderada por la Corporación Universitaria Iberoamericana y surgió de la necesidad que existen en los entornos educativos para que los estudiantes y docentes sordos, puedan acceder a metodologías de educación científica en lengua de señas, su lengua materna.

Este aplicativo recientemente recibió un reconocimiento del Ministerio de Educación Nacional de Colombia por medio del Co-Lab (Laboratorio de Innovación en Educación Superior), en la categoría de Buena práctica en innovación educativa y transformación digital.

Según datos del Instituto Nacional para Sordos, en 2017 el 61% de las universidades del país no contaban con adecuaciones para el acceso a la población sorda.

Imagen: Comunicaciones UNAL Sede de La Paz