Biomecatrónica

Los biosensores detectan las intenciones y movimientos del usuario. En algunos dispositivos, la información se transmite a través del sistema nervioso o muscular del usuario . Esta información se comunica mediante el biosensor a un controlador , que puede estar ubicado dentro o fuera del dispositivo biomecatrónico. Además, los biosensores reciben información sobre la posición de la extremidad y la fuerza ejercida por esta y el actuador . Los biosensores se presentan en diversas formas: cables que detectan la actividad eléctrica , electrodos de aguja implantados en los músculos y matrices de electrodos con nervios que crecen a través de ellos.

El propósito de los sensores mecánicos es medir información sobre el dispositivo biomecatrónico y relacionarla con el biosensor o controlador. Además, muchos sensores se utilizan en instituciones educativas como la Universidad Case Western Reserve, la Universidad de Pittsburgh y la Universidad Johns Hopkins, entre otras, con el objetivo de registrar estímulos físicos y convertirlos en señales neuronales para un subcampo de la biomecatrónica denominado neuromecatrónica.

El controlador de un dispositivo biomecatrónico transmite las intenciones del usuario a los actuadores. También interpreta la información de retroalimentación que los biosensores y sensores mecánicos proporcionan al usuario. Otra función del controlador es controlar los movimientos del dispositivo biomecatrónico.

El actuador puede ser un músculo artificial, pero también puede ser cualquier componente del sistema que genere un efecto externo en función de la señal de control. En el caso de un actuador mecánico, su función es producir fuerza y ​​movimiento. Dependiendo de si el dispositivo es ortopédico o protésico, el actuador puede ser un motor que asiste o reemplaza el músculo original del usuario. Muchos de estos sistemas, de hecho, incluyen varios actuadores.

Es necesario un análisis exhaustivo del movimiento humano debido a su gran complejidad. El MIT y la Universidad de Twente trabajan en el análisis de estos movimientos mediante una combinación de modelos informáticos , sistemas de cámaras y electromiogramas .

La interconexión permite que los dispositivos biomecatrónicos se conecten con los sistemas musculares y nerviosos del usuario para enviar y recibir información. Esta tecnología no está disponible en las prótesis y ortesis convencionales . Grupos de la Universidad de Twente y la Universidad de Malaya están dando pasos importantes en este campo. Científicos de estas universidades han desarrollado un dispositivo que ayudará a tratar a personas con parálisis o que han sufrido un accidente cerebrovascular y que no pueden controlar su pie al caminar. Los investigadores también están cerca de lograr un avance significativo que permitirá a una persona con una pierna amputada controlar su prótesis mediante los músculos del muñón.

Investigadores del MIT han desarrollado una herramienta llamada sistema MYO-AMI ^{[ 2 ]} que permite la retroalimentación propioceptiva (detección de posición) en la extremidad inferior (piernas, transtibial). Otros se centran en la interfaz para la extremidad superior (Laboratorio de Interfaz Neural Funcional, CWRU). Existen enfoques tanto del SNC como del SNP, subdivididos a su vez en técnicas cerebrales, de médula espinal, de ganglio de la raíz dorsal, de nervio espinal/craneal y de efector final, así como algunas técnicas puramente quirúrgicas sin componente de dispositivo (véase Reinervación Muscular Dirigida).

Hugh Herr es el principal científico en biomecatrónica del MIT . Herr y su grupo de investigadores están desarrollando un electrodo de circuito integrado de tamiz y prótesis que se acercan cada vez más a imitar el movimiento humano real. Dos de las prótesis en desarrollo controlarán el movimiento de la rodilla, mientras que la otra controlará la rigidez de la articulación del tobillo.

Los artistas de nuevos medios de la UCSD están utilizando la biomecatrónica en piezas de arte performático, como Technesexual ( más información , fotos , vídeo ), una performance que utiliza sensores biométricos para conectar los cuerpos reales de los intérpretes con sus avatares de Second Life, y Slapshock ( más información , fotos , vídeo ), en la que se utilizan unidades TENS médicas para explorar la simbiosis intersubjetiva en las relaciones íntimas.