22 de septiembre de 2021
Motores DC de Faulhaber para aliviar el dolor de espalda con el exoesqueleto de Japet
”Caso de éxito: Faulhaber equipa con la gama de motores DC el exoesqueleto motorizado de Japet para aliviar el dolor de espalda”
Una idea fortalece la espalda del mundo
El dolor de espalda crónico es muy difícil de soportar durante el día a día. En estos casos, un exoesqueleto motorizado puede proporcionar alivio a la columna lumbar, que es especialmente vulnerable. En esta ocasión, el fabricante francés Japet ha confiado en FAULHABER para diseñar el Exosqueleto monitorizado.
El dolor de espalda representa una de cada diez bajas por enfermedad y el 13% de las jubilaciones anticipadas. Además, el 80% de la población han experimentado problemas de la espalda alguna vez. Pero sólo un 10-20% del total de la población sufre de dolor crónico. Estas cifras proceden de Francia, donde los costes anuales de seguimiento de la economía y del sistema sanitario se estiman en 20 millones de euros. Cifras similares pueden encontrarse en otros países desarrollados.
Los sobreesfuerzos y la sobrecarga continua de la columna vertebral son las causas más comunes de dolores de espalda crónicos. La tensión incorrecta puede evitarse fácilmente siguiendo una simple regla: Siempre levantar cargas siempre con las rodillas manteniendo el tronco vertical. Sin embargo, en la vida diaria y en muchos trabajos esta regla puede ser, a menudo, difícil de cumplir.
Ayudar a un paciente a salir de la cama, levantar un paquete del coche, manipular piezas pesadas en un proceso de producción o trabajar con máquinas pesadas portátiles en una obra puede hacer que sea extremadamente difícil mantener la tensión de la espalda en el rango ergonómico correcto. De esta forma, el peso levantado presiona inevitablemente sobre una columna flexionada.
El efecto de apalancamiento negativo agrava el problema
En este sector, el efecto de palanca es extremadamente negativo: dependiendo del grado de flexión, un paquete de 10 kilogramos puede ejercer una fuerza equivalente de hasta 50 kilogramos en los discos lumbares de la columna vertebral inferior. Aunque estos amortiguadores naturales fabricados con fibrocartílago son excepcionalmente resistentes, envejecen con el tiempo. Y, cuando se someten constantemente a una tensión inadecuada, pueden desgastarse prematuramente. Es cuando se contraen, el efecto de amortiguación disminuye y el tejido óseo adyacente también cambia, a menudo con consecuencias dolorosas.
En el caso de una hernia discal, el disco intervertebral se rompe, el núcleo se desliza hacia fuera y presiona contra los nervios circundantes. «Si el esfuerzo inadecuado no se puede evitar sistemáticamente, deberá valorarse el tomar medidas que proporcionen alivio», dice Antoine Noel. En 2015, este ingeniero de robótica, junto con Amelie Blondaux y Damien Bratic, fundó la empresa Japet en Lille. «Nuestro objetivo era desarrollar una faja activa de soporte para la columna lumbar. El esfuerzo inapropiado debe compensarse con la potencia del motor, protegiendo así los discos intervertebrales”.
Alivio a través de actuadores
El resultado de su trabajo es el exoesqueleto Japet. Está formado fundamentalmente de dos correas conectadas entre sí mediante cuatro actuadores, dos a cada lado del cuerpo. El cinturón superior sostiene la espalda, el cinturón inferior se apoya en las caderas. Los actuadores se denominan actuadores elásticos en serie (SEA). «Sienten» una fuerza que actúa sobre ellos y utilizan la fuerza de su propio motor para contrarrestarla.
Sus elementos más importantes son un motor, un husillo y un muelle. Un potenciómetro mide la fuerza aplicada, por ejemplo, si el usuario del exoesqueleto se inclina hacia delante y recoge un peso. Esta señal de medición pone en funcionamiento el motor, que está acoplado al husillo de accionamiento por un reductor. El giro del husillo transfiere la potencia del motor al muelle. El giro del husillo transfiere la potencia del motor al muelle que presiona la correa superior desde la correa inferior, soporta el tronco y alivia la columna lumbar.
Con respecto al nivel de alivio proporcionado por el exoesqueleto, el usuario puede seleccionar entre cuatro niveles. El controlador y la batería del dispositivo están integrados en la correa doble.
«Las caderas experimentan sólo una ligera tensión adicional como resultado de la presión añadida. En cualquier caso, son capaces de soportar pesos aún más pesados sin problemas», explica Antoine Noel. «La fuerza que actúa sobre la columna lumbar se reduce en gran medida. Es, sobre todo, el esfuerzo excesivo de los discos intervertebrales cuando se está en una posición inclinada lo que se reduce considerablemente o se evita completamente de este modo. Al mismo tiempo, la posición del tronco también se mejora».
Fuerza de apoyo para aliviar la columna vertebral
Los fundadores de Japet se reunieron por primera vez con FAULHABER en una feria comercial. En ese momento, su empresa seguía siendo un laboratorio de pruebas técnicas en una sala contigua de una clínica en el norte de Francia. La primera venta todavía estaba en un futuro lejano. En sus primeros dispositivos de prueba, los tres jóvenes emprendedores habían instalado motores baratos y ruidosos que sólo podían controlarse a duras penas. A los expertos de FAULHABER les encantaron las ideas de los jóvenes ingenieros. Los apoyaron con un asesoramiento intensivo y prototipos de motores de alta calidad que podrían satisfacer las necesidades de la aplicación. «Eso jugó un papel importante en la preparación de nuestro producto para la producción en serie», destaca Antoine Noel.
En el exoesqueleto Japet, cuatro motores DC con conmutación de metal precioso de la serie 1524…SR proporcionan la fuerza de apoyo para aliviar la columna vertebral. Los reductores planetarios de la serie 15A son los responsables de la transmisión de carga.
Puesto que el dispositivo se lleva sobre el cuerpo para proporcionar alivio, cada gramo importa. Con un peso de 18 g por motor, representan sólo una fracción del peso total. Sin embargo, son lo suficientemente fuertes para aliviar los discos intervertebrales el peso de tres a cuatro coches de tamaño medio durante el transcurso de una jornada laboral.
Los micromotores de Faulhaber, calidad y fiabilidad
Además de la relación entre volumen y fuerza, la calidad y la fiabilidad se encuentran entre los criterios decisivos clave para Japet: «El exoesqueleto es un producto médico certificado», explica Antoine Noel. «Aquí se aplican los estándares más altos. Además, el dispositivo debe soportar a su usuario en funcionamiento continuo, durante un largo período de tiempo y, preferiblemente, sin mantenimiento. Esto es posible con los motores de FAULHABER.”
El Japet lleva más de un año en el mercado. Se utiliza en numerosas industrias, como por ejemplo, la industria ferroviaria, en la construcción y en la asistencia sanitaria. Su uso sirve para contrarrestar el posible desarrollo de dolor de espalda crónico.
Sin embargo, también lo utilizan las personas que ya han desarrollado este síndrome y están buscando una manera de seguir trabajando. “El 75% de todos los usuarios que habían desarrollado anteriormente dolor de espalda mientras trabajaban informan de una reducción efectiva del dolor”, destaca Antoine Noel. Es una cifra notable desde una perspectiva médica, especialmente porque los dolores de espalda crónicos son una condición muy persistente y difícil de tratar.
Debido a que todos tendemos a trabajar más tiempo y a que el know-how de los empleados de más edad es cada vez más valioso, el exoesqueleto también tiene un gran potencial desde un punto de vista económico».
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