Los buzos pronto podrían obtener un impulso significativo en sus patadas de aleteo gracias a un innovador exoesqueleto desarrollado por investigadores de la Universidad de Pekín. Al asumir parte de la carga del nado subacuático, este dispositivo revolucionario podría hacer que los tanques de buceo duren considerablemente más tiempo.
El desafío del consumo de oxígeno bajo el agua
Observar a un buzo deslizarse por las profundidades marinas puede parecer una actividad tranquila y suave, pero la realidad es que el proceso involucra los grupos musculares más grandes del cuerpo: las piernas. Toda esta activación muscular requiere oxígeno como combustible, que es proporcionado por el tanque del buzo.
Un buceador que usa un tanque de 80 pies cúbicos a una profundidad de 20 metros puede esperar que ese oxígeno dure, en promedio, entre 35 y 50 minutos. Los investigadores de la Universidad de Pekín adoptaron un enfoque completamente nuevo: en lugar de centrarse en el aparato respiratorio, decidieron reducir la energía gastada durante el nado y, por lo tanto, el oxígeno necesario por el buzo.
Diseño innovador del exoesqueleto acuático
El exoesqueleto creado por los investigadores consta de múltiples componentes cuidadosamente integrados:
- Dos unidades motoras selladas que se montan en la espalda del buzo
- Cables Bowden flexibles que van desde los motores hasta puños ligeros en los muslos y pantorrillas del buzo
- Correa de cintura que estabiliza todo el sistema, montado sobre el traje de neopreno
- Peso total: aproximadamente 9 kg, con la mayor parte de la masa aplicada a la espalda del buzo
La magia está en los sensores inteligentes
La verdadera innovación del exoesqueleto proviene de los sensores Inertial Measurement Units (IMUs) integrados en el sistema, que transmiten la posición de las piernas al motor. Esto permite al motor detectar en qué punto de la patada de aleteo se encuentran las piernas mientras el buzo nada y ajustar la fuerza en los cables Bowden según sea necesario.
Durante la fase descendente de la patada, gracias a un embrague incorporado, el motor se activa y asiste el movimiento. Para la fase ascendente, el motor se desactiva para que el sistema no interfiera con el movimiento de recuperación del buzo.
Resultados impresionantes en las pruebas
Para probar el sistema, los investigadores equiparon con el exoesqueleto a seis buzos certificados que lo utilizaron en una piscina de 50 metros a una profundidad de 2 metros. Cada buzo completó tres nados subacuáticos de 100 metros usando patada de aleteo tanto con como sin el exoesqueleto, y con el dispositivo encendido y apagado.
Los resultados fueron extraordinarios:
- Reducción del 20% en la activación de músculos cuádriceps y pantorrillas
- Disminución del 22.7% en el consumo de aire
Futuras mejoras y aplicaciones
Los investigadores planean continuar perfeccionando el exoesqueleto mediante:
- Dinámica de fluidos computacional para mapear la resistencia del agua en los buzos
- Pruebas en condiciones dinámicas del mundo real más allá de la piscina
- Experimentación con diferentes velocidades y estilos de nado
- Uso de materiales más ligeros
- Aplicación de más sensores que monitoreen métricas como la frecuencia cardíaca además del consumo de aire
Un horizonte de posibilidades
«Nuestra investigación extiende el límite de aplicación de los robots portátiles e introduce un escenario completamente nuevo para los estudios de exoesqueletos», escriben los investigadores en el estudio publicado en la revista IEEE Transactions on Robotics.
Esencialmente, los exoesqueletos motorizados proporcionan una mejora de la funcionalidad humana, y los entornos especiales o condiciones de trabajo no disminuyen completamente su utilidad. Nuestro trabajo proporciona una referencia para el diseño y evaluación de futuros dispositivos de asistencia subacuática, con el potencial de fortalecer la conexión entre los humanos y el océano y ampliar los horizontes de exploración.
Esta innovación podría revolucionar no solo el buceo recreativo, sino también las operaciones de rescate subacuático, la investigación marina y las actividades comerciales que requieren trabajo prolongado bajo el agua.
