Proyecto Manhattan: próxima generación de brazos biónicos

Los investigadores de la Universidad Johns Hopkins encabezan un esfuerzo nacional para hacer que un brazo biónico se conecte directamente al cerebro humano y permitir la función motora y sensibilidad de las personas amputadas.

En febrero del 2008, la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) autorizó la siguiente fase de un programa de cuatro años para crear los brazos protésicos que mejor pueden emular extremidades naturales. Ellos se asemejan a los brazos reales en apariencia y función. Y la capacidad del usuario para sentir con ellos y controlarlos será grandes mejoras sobre cualquier cosa actualmente disponible.

El Programa de Prótesis Revolucionario se extiende a más de 30 organizaciones diferentes, incluyendo 10 universidades en todo Canadá, Europa y los Estados Unidos: la Universidad de New Brunswick, Fredericton, está trabajando en procesamiento de señales y reconocimiento de patrones para el control del brazo natural, la Universidad de Utah, en Salt Lake City, está trabajando en electrodos para implantes en el cerebro. El Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, en Laurel, Maryland, es el "pastoreo de los gatos", según el director del proyecto de DARPA Coronel Geoffrey Ling, garantizando que estos socios de investigación trabajen juntos a distancia para hacer el brazo biónico una realidad a corto plazo . Los científicos involucrados dicen que este sistema-como Proyecto Manhattan - en la que DARPA ya ha gastado 30,4 millones dólares EE.UU. - es la única manera de llevar esta tecnología avanzada en el mundo en los próximos años.



El programa fue creado en 2005 para crear los brazos protésicos que superaría a la tecnología estancada de gancho y cable que no ha mejorado mucho desde la Segunda Guerra Mundial. DARPA dividio el programa en dos proyectos diferentes - uno de ellos un esfuerzo de dos años que le permitan establecer, de aquí a 2007, el brazo mecánico más sofisticada posible con las tecnologías actualmente disponibles (que el contrato fue a Nueva Hampshire con sede Deka Investigación y Desarrollo Corp. ). Y para el Laboratorio de Física Aplicada internacional, con más tiempo y dedicación, también tenía el mandato de elaborar un brazo con la tecnologia del 2007. Llamado el proto-1 este primer brazo de APL, finalizado en 2007, tenia aproximadamente ocho articulaciones o grados de libertad.

El prototipo APL de segunda generación, llamado Proto-2, que se inició en 2007, tiene 25 grados de libertad - parecido en destreza a una extremidad humana. APL líder del proyecto, Stuart Harshbarger dice que el proto-2, con 15 motores solo en la mano, es capaz de agilidad mecánica sin precedentes y demuestra que vamos a ser capaces de desarrollar un sistema viable con extremidades mecánicas, incluyendo los movimientos nativos de la extremidad del dedo, en los próximos años. Pero eso no es realmente el punto: hacer que un brazo biónico en verdad requiere mucho más que los avances mecánicos, una mejor capacidad de procesamiento, o más baterías. Ninguno de estos permitirá a la prótesis para responder a la intención del usuario con la gracia de una irreflexiva extremidad natural.

Piense en tomar un sorbo de una lata de refresco ", dice Harshbarger. El complejo sistema de retroalimentación neuronal conecta un miembro nativo a su usuario que le permite ignorar al usuario toda una serie de pasos complicados. El sistema nervioso hace constantes ajustes automáticos para garantizar, por ejemplo, que la inclinación de la muñeca se ajuste para compensar el nivel de cambio de líquido dentro de la lata. La acción requiere poca o ninguna atención. No así para el portador de corriente de brazos artificiales, para quien el acto de tomar un sorbo de refresco se opone a cualquier otra actividad. El usuario primero debe dirigir conscientemente el brazo para extenderlo hasta el punto correcto en el espacio, a continuación, cambiar los modos de hacer girar la muñeca en la posición correcta. Luego se debe abrir la mano, cerca para captar la lata de refresco (no tan débil como para no dejarla caer, pero no tan duro como para aplastarla), cambiar los modos de doblar el codo para colocar correctamente la lata frente a su boca, girar la muñeca en posición, y después concentrarse en tomar de la lata de refresco sin derramarla. Uff .... que esfuerzo.



Todas las prótesis actuales se basan en el usuario para su control con una serie lineal de pasos. El brazo de las mejores prótesis del mercado actual permite tres grados de libertad - mover el codo, girar la muñeca, y la apertura y el cierre de una garra. Usted simplemente no puede hacer las tres cosas a la vez. El brazo de Deka, que debe ir a los ensayos clínicos, permite el movimiento simultáneo de varias articulaciones con 18 grados de libertad. Pero sin una interfaz neural directa, controlando hasta los más sofisticados brazos todavía tiene la atención y concentración necesaria para controlar cualquier máquina. Esta es la diferencia fundamental entre la gracia intuitiva de un miembro nativo y los movimientos tensos, vacilante de una prótesis. La retroalimentación sensorial es un componente crucial de imitar el sistema de retroalimentación que hace que un brazo artificial un brazo real.

Fuente:spectrum.ieee.org
Traducción:Ing.javier vivas