Alba Sánchez Reverté

Premi Eduard Saavedra
Ciències, Enginyeries i Arquitectura

La robòtica per la il·lusió per viure

• Autora: Alba Sánchez Reverté
• Centre: Institut Antoni de Martí i Franquès (Tarragona)
• Tutor: Francesc Gassó Minguet

RESUM

Els camps de la robòtica i la bioenginyeria han evolucionat molt en els últims anys, per la qual cosa cada dia disposem de més eines per millorar la qualitat de vida de la gent.

Aquests avenços obren un món de possibilitats a les persones amb mobilitat reduïda, ja que un dels aspectes amb què la robòtica hi pot contribuir és dotant-los d’autonomia.  Aquest treball, doncs, està centrat en aquest àmbit, en l’estudi i la utilització d’aquestes enginyeries.

Al meu treball de recerca pretenc demostrar la importància i gran utilitat de tenir un robot/exoesquelet que complementi o desenvolupi tots els moviments de l’òrgan humà discapacitat a fi de proporcionar més independència als éssers humans.

Els objectius del treball es resumeixen en quatre punts:

• Comprovar si la creació d’un robot/exoesquelet que complementi o desenvolupi tots els moviments de l’òrgan humà discapacitat dotaria de més autonomia  l’ésser humà i li milloraria la qualitat de vida.
• Analitzar  l’opinió i el coneixement de les persones que han contestat l’enquesta sobre la gent discapacitada amb mobilitat reduïda i de les eines de què disposen.
• Aprofundir en el coneixement i el funcionament d’aquests mecanismes tan complexos i avançats tecnològicament amb l’aportació de persones líders en la matèria.
• Entendre el paper de les ones cerebrals en els exoesquelets.

La metodologia emprada per la realització del treball es basa en els punts següents:

• En primer lloc, en la recerca d’informació (llibres, articles, pàgines web, etc.) per conèixer totes les circumstàncies concurrents en l’àmbit de la robòtica i la bioenginyeria.
• En segon lloc, en l’aprenentatge de tots els coneixements que requereix el treball (utilització de l’Arduino, MindWave2, sensor flex, del servomotor, etc.).
• En tercer lloc, pel que fa ala part pràctica, les entrevistes a persones referents i les enquestes que vaig trametre als meus contactes per poder-ne analitzar l’opinió i els coneixements.
• I, finalment, en últim lloc, la formació sobre la programació d’un robot i l’adquisició de material electrònic divers.

El treball està dividit en dues grans parts:

• La part teòrica, que conté diversos punts. El primer parla de la biomecànica de la marxa humana, una àrea multidisciplinària. Per poder dissenyar un exoesquelet, és molt important tenir clara la relació que hi ha entre la biologia humana i l’enginyeria, la combinació dels coneixements (anatomia, fisiologia, etc. ) amb els físics o mecànics, ja que es treballarà tant a escala microscòpica com macroscòpica a l’hora de dissenyar dispositius exoesquelètics.

  Per crear un exoesquelet que substitueixi el moviment d’una extremitat com la cama, és molt important entendre la marxa humana, de la qual va ser pioner Aristòtil a De motu animalium, perquè la pròtesi es pugui adaptar tan bé com sigui possible al cos humà i pugui portar un ritme de vida normal. L’aplicació generalitzada de l’anàlisi de la marxa el 1970 va possibilitar l’estudi d’éssers humans que presentaven patologies com la paràlisi cerebral, la malaltia del Parkinson, etc.

  Un altre punt que es tracta en aquesta part són les lesions medul·lars. Perquè un òrgan actuï d’acord amb el que l’ésser humà vol, el cervell ha de poder rebre la informació de la resta de l’organisme i també ha de poder enviar les ordres que manin els moviments que es volen. Quan aquesta connexió és interrompuda, és a dir, quan es produeix una lesió medul·lar, es pot produir una paràlisi de la mobilitat o l’absència total de la sensibilitat a la zona afectada. Això provoca que l’ésser humà perdi part de la mobilitat i aquí és quan agafa importància la creació d’un robot, que milloraria la vida de la persona afectada.

  En un segon apartat aprofundeixo en els exoesquelets i les ortesis actives, ja que hi parlo de la història i l’evolució que han tingut.

  Al llarg de la història s’han dissenyat diversos mecanismes robòtics amb diferents finalitats. Pel que fa als exoesquelets, el primer  el va crear Nicholas Yagn el 1890 i millorava la capacitat de caminar, córrer o saltar amb un parell de ballestes elàstiques que treballaven paral·lelament amb les cames.

  Quant a les ortesis actives, els primers dissenys van començar a partir dels anys quaranta (1942) amb Filippi, creador d’un dispositiu que actuava hidràulicament per assistir els moviments del maluc i del genoll. En podem diferenciar dos grups: les passives, que no inclouen cap tipus d’actuació i s’aprofiten del propi moviment per generar la força (les molles en són un exemple), i les actives, que necessiten l’estímul de la persona.

  Per últim, a la part teòrica analitzo les ones cerebrals com un recurs infrautilitzat que amb un desenvolupament adequat forma part del projecte d’implantació en la millora de la mobilitat per crear una interfície cervell-computadora.

• Pel que fa a la part pràctica, en primer lloc, vaig fer una sèrie d’entrevistes a unes persones líders en la matèria per  conèixer amb més profunditat els seus treballs i l’estat actual d’aquesta branca d’investigació. Em van impactar la tasca i els efectes dels seus treballs.

  En segon lloc, amb una enquesta en línia  dirigida a persones del meu entorn, vaig analitzar la sensibilitat, el coneixement i la prioritat que atorgaven a la recerca en aquest àmbit i al desenvolupament de millores amb la tecnologia.

  Finalment, el meu propòsit de treball de camp va ser construir una mà funcional, artificial i independent. Per dur-ho a terme, vaig crear una sèrie de jocs de proves amb una placa de proves (protoboard), un sensor articulat i un led. Quan vaig veure que funcionava correctament, ho vaig traspassar al servomotor, que aniria lligat a cadascun dels dits de la mà (fabricada mitjançant una impressora 3D) i faria que la mà es mogués.

  Per  afinar-ne el funcionament, vaig utilitzar el NeuroSky Brainwave Starter Kit i vaig vincular els coneixements de les ones neuronals amb els de l’exoesquelet (mà biònica). Només en vaig poder dur a terme la primera fase perquè per completar el treball faltaven la resta de components professionals que no estan al meu abast ni tampoc la resta de dades protegides privades de l’esmentada empresa.

Com a conclusió, amb els experiments que he dut a terme per constatar la meva hipòtesi, és possible crear un exoesquelet que ajudi l’ésser humà amb un òrgan discapacitat a ser més autònom i, per tant, a millorar la seva qualitat de vida.

MATERIALS

• Treball presentat

Tornar a Guanyadors 2020