Prenda robótica que aprende de la persona que la lleva puesta

Las personas que viven con una enfermedad neurodegenerativa como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), también conocida como enfermedad de Lou Gehrig, o que han tenido un derrame cerebral, a menudo sufren problemas de movilidad en el hombro, el brazo o las manos, lo que les impide realizar tareas cotidianas como cepillarse los dientes, peinarse o comer.

Durante los últimos años, unos ingenieros de la Universidad Harvard en Estados Unidos han estado desarrollando un robot portátil y blando que no solo ayuda a moverse a estas personas, sino que incluso podría complementar las terapias para ayudarlas a recuperar la movilidad. El robot es un chaleco con sensores y un globo fijado debajo del brazo que se infla y desinfla para ayudar a levantar o bajar el brazo.

Pero no hay dos personas que se muevan exactamente igual. Los movimientos físicos son muy individualizados, especialmente para las personas con movilidad reducida, lo que dificulta el diseño de un dispositivo que funcione para diferentes personas.

Aquí entra en escena la inteligencia artificial.

Con ella, un equipo de robotistas y neurólogos ha mejorado el chaleco robotizado para que responda a los movimientos exactos de cada usuario. De este modo, el robot es capaz de brindar una ayuda más personalizada, y, por tanto, más eficaz.

El equipo lo integran, entre otros, Conor Walsh, James Arnold y Prabhat Pathak, los tres de la Escuela John A. Paulson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de la Universidad Harvard, así como el Dr. David Lin, especialista en rehabilitación tras infartos, y la Dra. Sabrina Paganoni, especialista en esclerosis lateral amiotrófica, ambos del Hospital General de Massachusetts, en Estados Unidos todas estas entidades.

Para esta nueva e importante actualización del software de la prenda robótica, los investigadores utilizaron un modelo de aprendizaje automático (una modalidad de inteligencia artificial) que personaliza los tipos de ayuda para cada usuario. Lo consigue aprendiendo qué movimientos intenta ejecutar el usuario. Para este aprendizaje, se vale de sensores que rastrean tanto los movimientos del usuario como la presión que ejerce en cada movimiento.

Prabhat Pathak y James Arnold demuestran en el laboratorio el chaleco robótico. (Foto: Eliza Grinnell / Harvard SEAS Communications)

En versiones anteriores del chaleco robotizado, que solo rastreaban el movimiento, los investigadores comprobaron que los usuarios tenían dificultades para bajar el brazo una vez que el robot les ayudaba a levantarlo. Algunas personas no tenían suficiente fuerza residual para compensar ni el más leve de los errores cometidos por el robot.

En la nueva versión, además del modelo de aprendizaje automático, los investigadores han incorporado un sistema que estima la presión mínima necesaria para sostener el brazo durante el movimiento. Esto hace que la ayuda del robot resulte más natural para el usuario, sobre todo en tareas como comer y beber. Las mejoras permiten al robot aumentar o disminuir rápidamente el nivel de ayuda que proporciona en cualquier momento, basándose en lo que ha aprendido sobre cómo se mueve normalmente el usuario.

Walsh y sus colegas exponen los detalles técnicos de la nueva versión del chaleco robótico en la revista académica Nature Communications, bajo el título “Personalized ML-based wearable robot control improves impaired arm function”. (Fuente: NCYT de Amazings)