Si bien caminar puede no parecer una carga para la mayoría de las personas, para otros, esta simple tarea a menudo puede resultar agotadora. Para los pacientes que se recuperan de una cirugía o un accidente cerebrovascular, aquellos con la enfermedad de Parkinson, aquellos con movilidad restringida, e incluso para soldados o bomberos que transportan cargas pesadas en terrenos difíciles, caminar o correr puede ser una lucha.

Muchos investigadores han reflexionado sobre este problema a lo largo de los años, desarrollando una serie de dispositivos externos que, una vez usado por los usuarios, permitirles moverse, andar, y corren mucho más fácilmente de lo que normalmente lo harían. Una variedad de estos "exoesqueletos robóticos" o trajes robóticos se han desarrollado a lo largo de los años, con el objetivo de disminuir el gasto energético (o la tasa metabólica) de los usuarios al caminar y correr. Hasta aquí, sin embargo, como dice el profesor Giuk Lee de la Universidad de Chung-Ang, "Los exoesqueletos robóticos tienden a ser voluminosos y pesados; y aunque los experimentos con caminatas han mostrado resultados prometedores, la energía gastada en funcionamiento con el peso adicional del dispositivo supera los beneficios de la asistencia robótica ".

El problema, como explican el profesor Lee y sus colegas en su artículo publicado en Ciencias , radica en el hecho de que "caminar y correr tienen una biomecánica fundamentalmente diferente, lo que dificulta el desarrollo de dispositivos que ayuden a ambos a andar ". Al abordar este desafío, los científicos muestran su exotraje recién desarrollado, hecho principalmente de un chaleco de tela, cinturón, y vendas de muslo, al igual que la ropa que usamos en la vida cotidiana. Estos componentes están conectados por cables, y equipado con baterías y un dispositivo similar a un motor (un actuador). El dispositivo pesa solo 5 kg, convenientemente ajustado alrededor de la cintura para ayudar a los músculos de extensión de la cadera y permitir un mayor rango de movimiento. Y lo que es más, este exotraje puede cambiar el modo de asistencia automáticamente entre los pasos para caminar y correr para lograr la máxima eficiencia de asistencia.

Los científicos probaron su prototipo en cintas de correr y en campos al aire libre con diferentes terrenos para examinar los ahorros de energía logrados por los exotrajes en diferentes condiciones. Utilizaron un algoritmo para clasificar la marcha (caminar o correr), que proporcionó información al dispositivo y ajustó el modo de asistencia en consecuencia. Esto permitió que el exotraje hiciera coincidir el movimiento iniciado por el actuador con la marcha identificada por el algoritmo, y por tanto maximizar el ahorro energético. Las pruebas en interiores y exteriores revelaron que el algoritmo pudo identificar correctamente los pasos para caminar y correr más del 99,98% del tiempo.

Una vez que confirmaron la precisión del algoritmo, los científicos observaron los ahorros metabólicos logrados por las funcionalidades de asistencia del exotraje. Descubrieron que la asistencia con el exotraje disminuyó el costo de energía de caminar a una velocidad de 1,5 metros por segundo (4,8 km por hora) en un 9,3%. equivalente a que el usuario pierda 7,4 kg. También lograron ahorrar energía durante las tareas de funcionamiento (velocidad de 2,5 metros por segundo o 9 km por hora), donde la función de asistencia redujo la tasa metabólica en un 4%, equivalente a una pérdida de peso de 5,7 kg. Estos ahorros de energía pueden parecer insignificantes, pero según el profesor Lee y sus colegas, "Aunque los cambios en la tasa metabólica son relativamente modestos, son de magnitud similar a las que han demostrado ser suficientes para mejorar el rendimiento máximo al caminar y correr. Por lo tanto, Creemos que estos ahorros de energía podrían resultar en aumentos proporcionales en el rendimiento máximo, por ejemplo, sobre un curso de campo traviesa ".

Finalmente, a diferencia de los exotrajes anteriores, que dependía en gran medida de la función de la rodilla, este nuevo dispositivo utiliza la extensión de la cadera para impulsar el movimiento de la pierna, lo que hace que los exotrajes sean particularmente relevantes para los amputados por encima de la rodilla y otras personas que carecen de una función completa de la rodilla. Aprovechando el poder de la extensión de cadera, los usuarios de este traje robótico podrán lograr un mayor rendimiento atlético en una variedad de terrenos, cambiando sin problemas entre correr y caminar según sea necesario.

Para concluir, El profesor Lee dice:"Esperamos que este 'robot portátil' tenga muchos usos, como, por ejemplo, para ayudar en el entrenamiento de rehabilitación para pacientes mayores y mejorar la eficiencia del trabajo de soldados o bomberos. A largo plazo, imaginamos este exotraje colgado en un armario todo el tiempo, como la ropa que usamos todos los días ".