Crean un pie artificial que recicla la energía de cada paso

Científicos de la Universidad de Michigan, en Estados Unidos, han desarrollado un pie artificial que recicla la energía que, de otra forma, se perdería en cada paso. Este pie podría facilitar a las personas amputadas la actividad de caminar con una prótesis.

Según publica dicha universidad en un comunicado, el prototipo creado, en comparación con las prótesis tradicionales, reduciría significativamente la energía que se emplea en cada paso.

Para los amputados, señala el ingeniero Art Kuo, uno de los desarrolladores del dispositivo, tratar de caminar con una prótesis corriente requiere de un esfuerzo similar al de arrastrar un peso extra de más de 13 kilos. De ahí la importancia de ahorrar energía en el movimiento.

Aprovechar la energía disipada

La forma de andar de los humanos supone un gasto energético natural, que se produce cuando los pies entran en contacto con el suelo.

En el caso de las prótesis tradicionales, este gasto energético aumenta en un 23%, porque los tobillos artificiales no reproducen el esfuerzo que hace un tobillo real para “empujar” el suelo al caminar.

Con el nuevo pie artificial, los ingenieros consiguieron que la energía perdida al andar fuese reciclada por el pie artificial, y aprovechada para aumentar la potencia del empuje de su tobillo.

Para comparar el ahorro energético del nuevo dispositivo, los investigadores realizaron diversos experimentos con personas no amputadas, a las que se colocó una bota rígida en un pie, a la que iba acoplada un simulador protésico.

El pie artificial demostró así su eficiencia en la captura de la energía disipada, lo que consigue gracias a un microcontrolador que le indica en qué momento preciso debe devolver la energía capturada al sistema.

Reducción del gasto energético

Las mediciones realizadas en las pruebas demostraron que los participantes empleaban un 14% más de energía caminando con el pie artificial de energía reciclada que caminando con sus propios pies.

Este porcentaje supuso una reducción significativa (del 9%) del gasto energético, con respecto al porcentaje empleado en el caso de las prótesis convencionales.

Los ingenieros explican que la diferencia entre el nuevo dispositivo y las prótesis corrientes radica en que éstas, aunque almacenan y devuelven energía, no dan la oportunidad de elegir cómo hacerlo y cuándo. Simplemente, devuelven la energía aleatoriamente.

Con este nuevo sistema, en cambio, la energía se libera de la manera adecuada para complementar el empuje de cada paso, y lo hace sin la ayuda de una fuente externa de energía.

Otros dispositivos protésicos usan motores o grandes baterías para proporcionar un complemento energético similar, pero el nuevo pie artificial, dado que aprovecha la potencia de cada paso para recuperar energía disipada, sólo necesita un vatio de energía, que le suministra una pequeña batería portátil.

Para qué sirve

El aprovechamiento de la energía en el caso de las prótesis de pie permitirá que individuos que han sufrido amputaciones por accidentes, conflictos bélicos o enfermedades como la diabetes, reduzcan el esfuerzo que supone caminar con un pie artificial, explican los científicos.

En sus pruebas, cuyos resultados han aparecido publicados en la revista PlosOne se ha demostrado que el sistema funciona y que, con mejoras futuras, podría llegar a aplicarse en otros tipos de prótesis.

Tal y como explican los científicos en PlosOne, el sistema de reciclado energético serviría igualmente para extremidades artificiales y dispositivos ortopédicos, que aprovecharían la producción de fuerza para reducir el coste energético de los movimientos.

Otra posible fuente de energía aprovechable por este sistema sería el trabajo que realiza la rodilla en sus movimientos, y que podría ser reciclado mecánicamente para potenciar la movilidad de una pierna ortopédica o almacenado por un generador para alimentar otros dispositivos.

El reciclado energía para miembros y extremidades artificiales podría aplicarse en un futuro, asimismo, a robots andantes.