Los trajes robóticos con motor motorizado para multiplicar la fuerza del portador parece ser que vienen con fuerza para cambiar drásticamente la industria manufacturera.

Mochilas mecánicas y “robots para llevar puestos” permiten que las personas con movilidad reducida realicen movimientos y que se protejan en trabajos pesados.

En la fabricación, los exosuits aumentan el movimiento humano para permitir una mayor fuerza de elevación y para mejorar la producción en tareas repetitivas como sentarse en cuclillas, doblarse o caminar.

Algunos de estos diseños, como los exoesqueletos de la Virginia Tech University son estructuras de varias piezas de fibra de carbono perfectamente calculadas y medidas que se unen en una especie de mochila que se ata a la cintura, el torso y las piernas. Cuando la persona realiza movimientos tales como agacharse para recoger un gran peso la estructura se comba como si fuera un arco flexible. Eso acumula energía que luego se libera ayudando a completar el gesto cuando el usuario se estira.

Con el advenimiento de materiales como la fibra de carbono y nuevas técnicas de diseño y fabricación también son más ligeros y resistentes. Pero tras esa ligereza se esconde un gran poderío: muchos modelos además de soportar el peso de una persona están diseñados para ayudar a levantar pesos o incluso ampliar su movilidad mediante motores y sistemas hidráulicos.

Origen militar y médico

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Hasta ahora, los principales mercados objetivo de esta tecnología habían sido el militar y el médico. En el sector militar, la tecnología podría ayudar a las tropas a transportar mayores pesos durante más tiempo y reducir sus niveles de fatiga; en términos médicos, mientras tanto, estas máquinas ya se están utilizando para ayudar a pacientes lesionados o discapacitados a aprender a moverse otra vez.

En 2003, los investigadores de la Universidad de California, Berkeley, crearon Bleex, un dispositivo robótico que se une a la parte inferior del cuerpo para complementar la fuerza del usuario. Catorce años más tarde, las variaciones de estos dispositivos, que van por un número de nombres, incluyendo exoesqueleto robótico y exosuit, se utilizan principalmente en la rehabilitación de la atención de la salud. Dan Kara, investigador de robótica en ABI Research, una compañía de investigación de mercado de tecnología en Nueva York, dice que ayudan a los usuarios a operar, por ejemplo, una extremidad paralizada, y ayudan a las víctimas de un accidente cerebrovascular a mover las extremidades.

En 2014, el sistema ReWalk (exoesqueleto de cuerpo entero se usa para ayudar a los pacientes paralizados a caminar), se convirtió en el primer exoesqueleto robótico personal aprobado por la Administración Federal de los Estados Unidos.

El traje robótico accionado por batería, de ReWalk Robotics de Yokneam, Israel, se une a las piernas y la espalda baja. Contiene motores en las articulaciones de la rodilla y la cadera y sensores para ayudarlo a adaptarse con cada paso. Mientras lleva el dispositivo y sostiene dos muletas del antebrazo, alguien con la parálisis completa de la extremidad inferior pueda caminar.

 

El exoexqueleto como complemento en el trabajo diario

Ya han sido desarrollados algunos exoesqueletos, la mayoría consisten en un bastidor metálico o de material compuesto alimentado por baterías y controlado electrónicamente el cual “lee” los movimientos que una persona intenta realizar y controla el bastidor para ofrecer asistencia mecánica.

Es un área emocionante que tiene el potencial de, con el tiempo, introducirse en el uso cotidiano. Por lo tanto, ¿es probable que los exoesqueletos se conviertan en la opción de uso en el sector industrial de la manipulación de mercancías en el futuro próximo?

Debido a que los trajes son caros unos 80.000 dólares, sus fabricantes han buscado usos en otras industrias que puedan abaratar el coste por número de producción.

Industrias manufacturera, de fabricación, agricultura o construcciones son sectores que debido al manejo a veces extremo del cuerpo de sus trabajadores y aunque las medidas de prevención no han dejado de evolucionar para prevenir lesiones, son sectores donde las bajas por sobreesfuerzos son elevadas.

Un trabajador que lleva los trajes será menos propenso a lesiones graves por accidentes o exceso de trabajo que cuesta por ejemplo en EEUU alrededor de 15.000 millones de dólares anuales en compensación, motivo más que suficiente para pensarlo y analizarlo con calma.

El uso de trajes específicos que ayudarán a las tareas diarias de estos operarios parece más que factible por todo el ahorro que supone, sin tener en cuenta además la mejoría de productividad y calidad de trabajo resultantes.

los exoesqueletos en el entorno industrial abre un sinfín de posibilidades en los sectores en que se puede utilizar y cómo pueden permitir que los trabajadores sean más productivos con menor fatiga y esfuerzo.

Mercado en alza

ABI Research prevé que el mercado de exoesqueleto robótico alcanzará los 1.800 millones de dólares en 2025, frente a los 68 millones de dólares en 2014. Este año se venderán unos 6.000 trajes, principalmente para rehabilitación. Para el 2025, ABI espera ver cerca de 2,6 millones en el mercado gracias a la adopción por las industrias manufactureras y de construcción.

Sin embargo, los trajes todavía tienen que ver la adopción extensa dentro de las fábricas y de las plantas. Eso está cambiando lentamente a medida que comienzan las implementaciones.

Pero ya se pueden ver algunas pruebas como la la planta de BMW en Spartanburg, que desde finales de 2016 a comienzos de 2017 ha desplegado 66 exoesqueletos de “Airframe” de Levitate Technologies, San Diego, CA, que proporcionan soporte para los hombros y varias sillas de Chairless Chair de la compañía suiza Noonee.

Y  otros Once exoesqueletos de la parte inferior del cuerpo ya están en uso en varias plantas del Grupo BMW en Alemania. El exoesqueleto consiste en férulas movibles fijadas a las piernas o el torso y bloqueadas en diferentes posiciones. La estructura de soporte de la pierna puede transformar la posición prolongada en posición sentada para mejorar la comodidad y flexibilidad de las condiciones de trabajo.

Christian Dunckern, jefe del sistema de producción del Grupo BMW, planificación, fabricación de herramientas e ingeniería de planta comenta que  “Será posible reducir aún más las tareas ergonómicamente desfavorables y agotadoras, dando a los trabajadores la oportunidad de aplicar sus habilidades cognitivas ” y añade que BMW está pensando adquirir más exosuits en el futuro.

Exoesqueletos en el sector del material handling.

Un área en la que esta tecnología podría ofrecer un cambio sustancial, es en la manipulación de cargas relativamente pequeñas, una actividad que ha sido la causa de lesiones menores y no tan menores a lo largo de los años y donde intentar reducir o incluso eliminar el esfuerzo físico supondría un gran paso adelante, ayudaría a los trabajadores a evitar lesionas y potencialmente los haría más productivos.

Ahora, exoesqueletos ligeros de este tipo ya existen, como el que presentó recientemente con éxito Lockheed Martin: Fortis, un exoesqueleto sin batería diseñado para sustraer el peso de una carga como la de herramientas pesadas de los operarios mientras trabajan. La marca sugiere que su tecnología, que recientemente ha ganado varios premios de diseño, y actualmente está a prueba en la marina de los Estados Unidos, puede aumentar la productividad de 2 a 27 veces.

Bueno para pesos pequeños, pero no aconsejables para grandes cargas

Incluso si los exoesqueletos finalmente ofrecieran una mayor capacidad de elevar pesos y suficiente energía como para cumplir con los modelos de organización del trabajo industrial, la gran pregunta para los jefes de logística es, si ofrecerán algún beneficio adicional a los que ya incorpora la maquinaria de manipulación de mercancías existente.

Esto es un asunto clave porque mientras las carretillas con conductor o los polipastos de hoy en día obviamente dependen de sistemas que difieren de las piernas mecánicas, son por otra parte bastante similares a los exoesqueletos, al estar diseñadas para acoplarse cómodamente al operario mientras se aumenta sustancialmente su fuerza y abanico de movimientos.

Diseñadas pensando en el operario humano, también ofrecen niveles de comodidad y control que son difíciles de superar, con interiores y mandos diseñados ergonómicamente que ofrecen comodidad al operario y le permiten trabajar durante periodos de varias horas cada vez.

Como muchos exoesqueletos, las carretillas elevadoras, polipastos y grúas puente de hoy en día incluyen mandos electrónicos sofisticados con una gran variedad de fuentes de energía probadas, la versatilidad de numerosos accesorios de manipulación de fácil ajuste y la habilidad para trabajar en algunos de los entornos más duros (que incluyen suciedad, polvo, humedad, frío o calor), no es de extrañar que estas bestias de carga fiables hayan estado en el centro de las operaciones de manipulación de mercancía durante décadas.

Mientras, sin duda alguna, los exoesqueletos tienen una excitante función que cumplir en el futuro, no están —al menos de momento— cerca de igualar el comportamiento, disponibilidad y asequibilidad que tenemos ahora mismo con las herramientas elevadoras modernas.

Donde la nueva tecnología parece ser una propuesta más realista es en las operaciones de manipulación de mercancías manuales —donde el aumento de productividad de los exoesqueletos para apilar envases o cargar vehículos, seria considerable.

Energía, Sensibilidad y precisión; los retos para su implementación

Vistas sus grandes ventajas, nos preguntamos por qué aún hoy en día no se ha implementado este tipo de herramientas que parecen venir a resolver varios problemas y ofrecer un rendimiento y productividad fuera de ninguna duda. Pero esta tecnología aún debe superar retos si quiere convertirse en un mercado en expansión.

Energia: es difícil encontrar una buena forma de almacenarla, y la consumen con especial avidez. Se han probado diversos tipos de baterías (químicas, células de combustible, etcétera), pero es complicado dar con alguna que proporcione una duración que vaya más allá de unas pocas horas.

Otra de las complicaciones es la difícil imitación del esqueleto humano: algunas articulaciones como las de las caderas, codos o la columna vertebral son prácticamente imposibles de imitar mecánicamente con suficiente precisión y flexibilidad. Con nuevos diseños en materiales más flexibles y con más piezas, como los de fibra de carbono, se espera superar las limitaciones de los tradicionales de aluminio o titanio, manteniendo la misma resistencia. Todo esto además se complica por las particulares necesidades de talla de cada persona.

El último problema es el de la sensibilidad a la hora de hacer actuar los motores y sistemas de movimiento de los exoesqueletos. Para los humanos es una tarea sencilla, y los pequeños errores e imprecisiones se corrigen fácilmente, pero para las señales digitales es toda una serie de complejos cálculos de tiempo, velocidades y fuerza. Además de eso el exoesqueleto ha de detectar movimientos erróneos y también inseguros, como los molestos tics, que podrían dañar al usuario.

En resumen, todavía nos quedaría por probar si los beneficios que ofrecen pueden ser financieramente atractivos (aunque todo indica a que sí), que sean realmente prácticos desde el punto de vista de la fuente de energía y el mantenimiento, o incluso aceptables para los empleados, que son en definitiva quien los tienen que llevar pero todo apunta que en un futuro no muy lejano los operarios de industrias en todo el mundo serán testigos del uso en su día a día de un exoesqueleto para realizar su trabajo.