Prótesis robótica

Según Samuel Au y Hugh Herr, en el artículo escrito el año 2008 titulado “Prótesis motorizada del pie-tobillo”, las prótesis de brazos datan desde 1912, estas prótesis tenían la forma de gancho que podía ser cerrado o abierto encogiendo los hombros y mediante una cuerda que pasaba por la espalda. Después de la segunda guerra mundial, se creó la mano mioelectrica, sin embargo esto no cambio el hecho de que las prótesis eran difíciles de manejar. Actualmente, las prótesis con forma de gancho han sido mejoradas en apariencia a través de moldes de mano hechos de plástico y con una apariencia casi realista. Sin embargo, estas prótesis no mejoran la capacidad del usuario para controlarlas y realizar tareas más sofisticadas. Las prótesis de brazo tienen como mucho tres grados de libertad: se puede abrir y cerrar el gancho, se puede extender y retraer el codo, y con los modelos más sofisticados se puede rotar la muñeca. Aun así, esos movimientos sencillos requieren de entrenamiento, concentración, y esfuerzo, lo cual resulta en un movimiento que no es fluido ni preciso. Esto contrasta con un brazo humano que tiene más de veinticinco grados de libertad y por lo tanto una mayor destreza, además de la habilidad de determinar si algo esta frió o caliente. Por otro lado, en las prótesis de pierna existen aun algunos problemas, por ejemplo, los amputados que utilizan prótesis mecánicas requieren entre diez a sesenta por ciento más energía metabólica que las personas tienen el miembro real, dependiendo de la velocidad de caminado, el estado físico de la persona, la causa de la amputación, el nivel de amputación, y las características de la prótesis. Además, los amputados caminan entre diez a cuarenta por ciento más lento que las personas intactas. Tales problemas clínicos son en parte generados por las prótesis actuales. Las prótesis comerciales actuales comprimen estructuras de resortes que almacenan y liberan energía durante cada periodo de estancia. Debido a su naturaleza pasiva, estas prótesis no pueden generar más energía mecánica que la que es almacenada durante cada paso. Al contrario, el tobillo humano genera trabajo neto positivo y tiene mayor potencia pico durante el periodo de estancia.

Según Puglisi y Moreno, en el artículo escrito el año 2009 titulado “Prótesis robóticas”, hacer una prótesis robótica de una calidad aceptable requiere de un enorme esfuerzo, no solo en el campo de la mecatrónica si no también en neurociencia, ingeniería eléctrica, ciencias cognitivas, procesamiento de señales, diseño de baterías, nano-tecnología, y ciencias del comportamiento. Para obtener una prótesis que emule en buena forma la dinámica del miembro amputado es necesario que el diseño satisfaga ciertas especificaciones, como son: (1)) Tamaño y Masa. Las dimensiones de la prótesis deben ser las mismas que las del miembro que sustituyen. Por otro lado, la masa debe ser igual o menor a la del miembro amputado para que el portador pueda manipularla con facilidad y no haga esfuerzos extraordinarios que pueda dañar los músculos que soportan la prótesis. (2) Velocidad y Torque. La prótesis debe capturar completamente el comportamiento torque velocidad del miembro que sustituye. (3) Baterías. La duración de las baterías de una prótesis robótica debe permitir un funcionamiento de al menos 16 hrs para que el usuario no tenga problemas de insuficiencia de energía durante las actividades diarias. (4) Ancho de Banda del Torque. El ancho de banda de una prótesis es la frecuencia a la que se debe actualizar el torque aplicado en el mecanismo de accionamiento de tal manera que el caminado sea natural. (5) Realimentación al Usuario. La prótesis debe realimentar al usuario que la prótesis a tenido contacto con el ambiente y también la intensidad del contacto. Esto podría ser solucionado mediante interfaces hápticas o utilizando señales eléctricas. Una de las principales limitaciones por la cual el desarrollo de prótesis robóticas comerciales no se afincado es el relativamente pequeño número de personas que lo necesitan.