La eliminación de energía con un exoesqueleto reduce el costo metabólico de caminar

Área de la Ciencia:

• Biomecánica
• La robótica
• Interacción hombre-ordenador

Sus antecedentes:

• El caminar humano es altamente eficiente en energía debido a la optimización evolutiva.
• Los exoesqueletos se enfrentan a desafíos para reducir aún más el costo metabólico.
• Los exoesqueletos existentes a menudo agregan o almacenan / devuelven energía para reducir el gasto metabólico.

Objetivo del estudio:

• Investigar la capacidad de un exoesqueleto para reducir el costo metabólico de caminar eliminando la energía cinética.
• Evaluar la eficiencia de conversión de energía del exoesqueleto en energía eléctrica.
• Determinar el impacto del tiempo y la magnitud de la eliminación de energía en la reducción del costo metabólico.

Principales métodos:

• Utilizó un nuevo exoesqueleto diseñado para eliminar la energía cinética durante la fase de swing del ciclo de marcha.
• Reducción del costo metabólico medido en hombres sanos.
• Cuantificó la energía eléctrica generada por la energía cinética eliminada.
• Se compararon dos perfiles de carga distintos para analizar los efectos del tiempo y la magnitud.

Principales resultados:

• El exoesqueleto redujo el costo metabólico de caminar en un 2, 5 ± 0, 8% en usuarios masculinos sanos.
• El sistema convirtió la energía cinética eliminada en 0,25 ± 0,02 vatios de potencia eléctrica.
• Se demostró que tanto el momento como la magnitud de la eliminación de energía son factores críticos para el ahorro metabólico.

Conclusiones:

• La eliminación estratégica de la energía cinética durante la fase de swing es una estrategia efectiva para reducir el costo metabólico de caminar.
• Este enfoque ofrece un método novedoso para la locomoción asistida por exoesqueleto, que potencialmente mejora la eficiencia y permite la recolección de energía.
• Optimizar el control de la eliminación de energía en los exoesqueletos es clave para maximizar los beneficios metabólicos.