Mano protésica ligera iguala la destreza humana con 19 grados de libertad

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Un equipo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) ha desarrollado una mano protésica ligera con 19 grados de libertad (DOF), capaz de replicar las funciones de la mano humana.

Este desarrollo puede ayudar en la rehabilitación funcional y las actividades diarias de millones de amputados de miembros superiores.

La mano humana, con sus 23 grados de libertad, representa aproximadamente el 54% de la capacidad total de movimiento del cuerpo, a pesar de pesar solo alrededor de 1/150 del peso corporal.

Sin embargo, las manos protésicas tradicionales generalmente dependen de mecanismos impulsados ​​por motor, que a menudo enfrentan limitaciones debido a la baja densidad de potencia, lo que resulta en dificultades para equilibrar entre DOF y peso.

Por lo tanto, diseñar manos protésicas más efectivas requiere abordar tanto el movimiento diestro con alto DOF como la comodidad del usuario.

Para abordar el desafío, el equipo de investigación utilizó aleaciones con memoria de forma (SMA) con altas relaciones potencia-peso como actuadores musculares artificiales.

Utilizaron un sistema de transmisión biomimético impulsado por tendones que amplifica la fuerza impulsora del SMA mientras reduce la resistencia de transmisión.

Basándose en las características de las transmisiones separadas similares a los tendones, los investigadores integraron 23 unidades de sensores en los dedos y la muñeca para lograr un control preciso de las articulaciones.

Además, la mano protésica incluye un módulo de enfriamiento con 38 actuadores SMA, lo que permite 19 grados de libertad activos.

Gracias a este diseño biomimético y a la alta integración, la mano protésica pesa solo 0,37 kg y posee una destreza a nivel humano, capaz de realizar tareas diarias como peinarse, escribir, estrechar manos, intercambiar tarjetas de visita y jugar al ajedrez.

En cuanto a la funcionalidad, la mano protésica integra tecnología de reconocimiento de voz, lo que proporciona un sistema de interacción hombre-máquina simple, fácil de usar y rentable.

Admite 60 idiomas y 20 dialectos, con una tasa de precisión de reconocimiento del 95% y un tiempo de respuesta medido en milisegundos, lo que la hace adecuada para un uso generalizado entre los amputados.

Además de eso, la mano también demuestra la capacidad de manejar tijeras, usar un teléfono inteligente y realizar gestos complejos de lenguaje de señas.

Replicó 33 movimientos de agarre tradicionales de la mano humana y agregó seis acciones de agarre más avanzadas, lo que ofrece una amplia gama de escenarios de aplicación.

En resumen, esta investigación representa un gran avance en el campo de las prótesis.

La nueva tecnología tiene el potencial de cambiar las vidas de los amputados al brindarles la capacidad de moverse con mayor libertad, realizar tareas diarias con mayor facilidad y recuperar su confianza.

Además, la mano muestra un gran potencial para aplicaciones de ingeniería, proporcionando una solución eficaz tanto para la destreza de los robots humanoides como para la investigación de manos protésicas de alto rendimiento.

Fuente: Nature

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