23 julio 2024

Innovador exoesqueleto de IA reduce el esfuerzo de movimiento y mejora el rendimiento

Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill han desarrollado un exoesqueleto revolucionario impulsado por inteligencia artificial, destinado a transformar la vida de personas con dificultades de movilidad.

Esta innovadora tecnología portátil reduce significativamente la energía requerida para el movimiento, haciendo que los usuarios sientan como si estuvieran cargando 12 kilos menos. El resultado es una mejora sustancial tanto en el rendimiento atlético como en las actividades cotidianas.

El diseño revolucionario del exoesqueleto aprovecha sofisticadas simulaciones de gemelos digitales, permitiendo que humanos y máquinas aprendan y se adapten juntos a través de millones de iteraciones. A diferencia del aprendizaje automático tradicional centrado en simulaciones y juegos, el algoritmo de IA detrás de este exoesqueleto está diseñado para mejorar directamente las capacidades humanas.

Los investigadores utilizan un aprendizaje por refuerzo basado en datos y con principios físicos para asegurar que sus robots portátiles sean no solo inteligentes, sino también intuitivos, alineándose con su misión de mejorar la movilidad y la salud humana. Esta tecnología de vanguardia permite un control de extremo a extremo al mapear las entradas de sensores del robot directamente al par asistivo, sin pasos intermedios.

Una de las características más notables del exoesqueleto es su capacidad para proporcionar asistencia sinérgica en diversas actividades, incluyendo caminar, correr y subir escaleras. El controlador aprendido se adapta a los patrones cinemáticos únicos de cada usuario, acomodando sin problemas las transiciones entre actividades sin la necesidad de controles manuales.

Los resultados experimentales son impresionantes: el exoesqueleto logró la mayor reducción del costo metabólico entre los exoesqueletos portátiles de última generación: 24,3% al caminar, 13,1% al correr y 15,4% al subir escaleras. Este éxito se debe a su enfoque versátil y libre de experimentos, eliminando la necesidad de pruebas humanas extensas y reglas manuales.

Hao Su, Ph.D., profesor asociado en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, y director del Laboratorio de Biomecatrónica y Robótica Inteligente (BIRO), destacó el potencial de reducción de costos. “Aunque el precio del exoesqueleto es de aproximadamente $50,000 a $120,000 debido a los costos de investigación y desarrollo y actuadores, nuestro enfoque puede reducir significativamente el costo de I+D aprovechando nuestro eficiente marco de aprendizaje en simulación, que permite un diseño y pruebas rápidas en simulaciones por computadora en lugar de pruebas intensivas en humanos y robots físicos”, explicó Su.

De cara al futuro, los investigadores buscan hacer que sus exoesqueletos sean asequibles y accesibles. “En aproximadamente un año, planeamos poner a la venta nuestros exoesqueletos a un precio que varía entre $1,500 y $4,000, dependiendo de las características específicas y la escala de fabricación”, añadió Su, señalando planes para un diseño de hardware innovador utilizando engranajes de baja relación y motores eléctricos de alto torque y costo efectivo.

Este exoesqueleto impulsado por IA representa un avance significativo en la robótica portátil, ofreciendo el potencial para un desarrollo rápido y una adopción generalizada de robots asistivos tanto para personas sin discapacidades como para aquellas con movilidad reducida. Allana el camino hacia un futuro donde la movilidad ya no sea una barrera, eliminando los obstáculos de las limitaciones de movimiento.