Resumen

El objetivo de este trabajo es desarrollar una estructura de exoesqueleto que cumpla una serie de requisitos militares acordes con las exigencias del entorno operativo actual. Se implementó un proceso de diseño para poder identificar estos requisitos e integrarlos en el desarrollo de un prototipo funcional apto para pruebas de laboratorio. El prototipo se fabricó utilizando tecnologías de escaneado 3D y fabricación aditiva, y 30 sujetos realizaron una evaluación funcional de la solución desarrollada para valorar su idoneidad para aplicaciones militares. Los resultados muestran que el diseño desarrollado es adecuado para actividades militares, incorporando requisitos que abordan la ergonomía, el rango de movimiento y la comodidad. Además, la fabricación aditiva es adecuada para desarrollar estructuras de exoesqueletos a medida, lo que permite la producción rápida de piezas personalizadas asequibles.

1. INTRODUCCIÓN

Aunque las especificaciones militares limitan las cargas de los soldados a valores comprendidos entre el 30 % y el 45 % de su peso corporal (PC) [1-3], el entorno actual de las operaciones militares a menudo conduce a una carga excesiva de los soldados, con valores que superan el 57 % del PC en condiciones de carga de asalto y hasta el 73 % del PC en situaciones de marcha de aproximación. Estos niveles de carga, tanto durante el entrenamiento como en operaciones, pueden disminuir la capacidad general de los soldados al reducir su agilidad y movilidad debido a los mayores niveles de fatiga y al aumento del riesgo de lesiones, lo que se traduce en importantes costes operativos, económicos y sociales [4, 5]. Los exoesqueletos surgen como una posible solución a estos problemas, ya que estos dispositivos pueden ayudar al usuario, evitando posibles lesiones, o pueden aumentar el rendimiento del usuario y reducir el gasto energético [4, 6].

En general, los exoesqueletos pueden describirse como dispositivos robóticos vestibles con una estructura cinemática que reproduce el movimiento humano y que suelen aplicarse para mejorar o restaurar la capacidad del usuario para realizar tareas específicas [7, 8]. Estas soluciones suelen estar compuestas por una estructura rígida, elementos generadores de fuerza y sistemas de control. Los componentes estructurales son esenciales para proporcionar la funcionalidad del sistema, ya que estos elementos interactúan directamente con el usuario, soportando las cargas y transmitiendo las fuerzas. Los exosuits son un grupo particular de exoesqueletos que integran una estructura flexible en lugar de una rígida, basándose en el aparato musculoesquelético del usuario para funcionar [9]. Los componentes estructurales suelen estar accionados por elementos generadores de fuerza, gestionados por el sistema de control que incluye sensores y unidades de procesamiento para proporcionar asistencia cuando sea necesario [10]. 

• Materias:Tecnología de exoesqueleto Personal militar Ergonomía
• Subjects:Exoskeleton technology Military personnel Ergonomics
• Palabras claves:Fabricación aditiva; Aumento de tobillo; Diseño ergonómico; Requisitos militares; Exoesqueleto pasivo
• Keywords:Additive manufacturing; Ankle augmentation; Ergonomic design; Military requirements; Passive exoskeleton