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Investigación y desarrollo de exoesqueletos para la prevención de los trastornos musculoesqueléticos en el entorno laboral

La Semana Europea de la Seguridad y Salud en el Trabajo 2022, que se celebra del 24 al 28 de octubre, se centra en la campaña europea “Trabajos saludables relajemos la cargas” y su principal objetivo es la prevención de los trastornos musculoesqueléticos (TME). 

Según datos de Osalan, los TME son la enfermedad laboral más frecuente, el 60% de las personas trabajadoras identifica los trastornos musculoesqueléticos como su problema más grave. Sus principales consecuencias se centran en dolores físicos que pueden derivar en enfermedades crónicas, bajas laborales, etc. También tiene repercusiones económicas y laborales, ya que el gasto que origina su diagnóstico y tratamiento es el 40% del gasto por accidentes de trabajo y enfermedades profesionales en algunos países de la UE, y el impacto económico se sitúa alrededor del 2% del PIB. 

 

“Los TME son la enfermedad laboral más frecuente, el 60% de las personas trabajadoras identifica los trastornos musculoesqueléticos como su problema más grave” 

 

La prevención es la base para el abordaje de los TME. Con este objetivo nace el “Proyecto ExOsasun”. El proyecto está enfocado en la reducción de los TME en el entorno laboral, mediante la investigación y desarrollo de exoesqueletos inteligentes y personalizables, y poder reducir así el impacto que producen en los sectores más afectados en el País Vasco por los sobreesfuerzos, como son el industrial y el sociosanitario. El proyecto, puesto en marcha en el año 2020, está cofinanciado por el Gobierno Vasco a través del Programa de ayudas HAZITEK y por la Comisión Europea (FEDER). 

 

“El  Proyecto ExOsasun está enfocado en la reducción de los TME en el entorno laboral, mediante la investigación y desarrollo de exoesqueletos inteligentes y personalizables” 

 

Las empresas que forman parte del proyecto son: GESTAMP GLA, Gogoa Mobility Robots, Ibermática, Ludus VR, STT Ingeniería y Sistemas, ZERMIK, i3B y Tecnalia. El consorcio está liderado por la Clínica IMQ Zorrotzaurre (Grupo IMQ) y cuenta con el asesoramiento externo de Osalan, INSST, Mutualia y PESI (Plataforma Tecnológica Española de Seguridad Industrial). 

La empresa Gogoa Mobility Robots es la responsable del diseño y fabricación de los exoesqueletos. Gogoa es una empresa, spin-off del Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (CSIC), situada en Abadiño, Bizkaia, que diseña y desarrolla exoesqueletos para mejorar la calidad de vida de las personas, en aplicaciones clínicas, industriales y deportivas. Es la primera empresa europea que ha conseguido el certificado “marcado CE” de un exoesqueleto para rehabilitación de miembros inferiores. 

Juantxu Martín, Director Técnico, nos cuenta su implicación y puesta en marcha del proyecto ExOsasun. 

 

¿Cómo se ha llevado a cabo el diseño y fabricación de los exoesqueletos para la prevención de los TME? 

En primer lugar, se procedió a analizar operaciones típicas de los dos usuarios finales del proyecto, GESTAMP GLA (sector automoción) en operaciones de carga y descarga de máquinas de corte por láser, y las clínicas IMQ Zorrotzaurre y Virgen Blanca, para traslado de pacientes, operaciones muy frecuentes en ambos tipos de sectores.  

 

Hablamos de exoesqueletos inteligentes y personalizables. ¿Cuáles son los criterios que definen la personalización de un exoesqueleto? 

Se descartó el uso de exoesqueletos del tipo activos y/o pasivos, en un caso (GESTAMP GLA) por limitaciones del espacio físico de trabajo, y en el otro (Grupo IMQ) por su impacto visual, poco adecuado en un ambiente clínico (los exoesqueletos comerciales, tanto activos como pasivos, tienen una estructura mecánica que puede resultar invasiva en determinadas condiciones). Para obtener una solución adecuada, GOGOA ha procedido al diseño y desarrollo, a nivel de prototipo, de dos nuevos modelos de exoesqueletos “soft”.  

 

¿Qué tipo de modelos han desarrollado para el proyecto ExOsasun? 

Los exoesqueletos “soft” son exoesqueletos ligeros, compuestos únicamente por elementos textiles y elastómeros, y por lo tanto mínimamente invasivos: el modelo Exoarm (para ser utilizado en GESTAMP GLA), con soporte para zona lumbar y brazos, y el modelo Exosport (para ser utilizado en Clínicas IMQ), con soporte para zona lumbar y piernas.  

“Los exoesqueletos “soft” son exoesqueletos ligeros, compuestos únicamente por elementos textiles y elastómeros, y por lo tanto mínimamente invasivos.” 

 

 

¿Cómo se asegura la eficacia clínica y la seguridad de los exoesqueletos? 

Ambos modelos han sido validados funcionalmente en el laboratorio, y se está comenzando su validación en condiciones reales de funcionamiento, para lograr un grado de madurez TRL6, según la escala de validación de la tecnológica. Un nivel TRL6 significa que el producto se ha validado en entorno real y en condiciones reales de funcionamiento, con lo cual está listo para proceder a su industrialización.  

¿En qué fase se encuentra a día de hoy el proyecto ExOsasun? 

El proyecto termina el 31 de diciembre de este año. Después de la validación en el laboratorio, en estos últimos meses de proyecto se va a proceder a realizar las pruebas en condiciones reales de trabajo en ambos usuarios finales (GESTAMP GLA y Clínicas IMQ), y a realizar los últimos ajustes en caso necesario. 

 

IBERMÁTICA es otra de las entidades que forma parte del proyecto. Su principal función ha sido crear una herramienta, que basada en Big Data e Inteligencia Artificial, sea capaz de modelizar de manera automática la ergonomía de cualquier puesto de trabajo. Esta herramienta tiene como principal objetivo reducir el riesgo de lesiones musculoesqueléticos en dichos puestos de trabajo, sin necesidad de realizar estudios pormenorizados por cada persona trabajador y puesto. Para ello Ibermática parte de información capturada en tiempo real de la propia persona, como por ejemplo, datos cinemáticos, patrones de activación muscular, etc. Esta información se recoge tanto con exoesqueleto como sin exoesqueleto. También se puede capturar, si el puesto así lo exige, información del propio entorno de la persona, por ejemplo, la fuerza de reacción al suelo. Con toda esta información y mediante conocimiento explicito provisto por una persona experta en ergonomía, así como conocimiento inferido automáticamente por el sistema, Ibermática busca determinar situaciones que supongan una carga que pueda desembocar en el corto, medio e incluso largo plazo en una lesión. 

En el marco de este proyecto, LUDUS ha aportado su contribución en todos los paquetes de trabajo, centrándose especialmente en el trabajo relacionado con la creación de la infraestructura tecnológica para la reproducción off-line de los puestos de trabajo, y la generación de un prototipo tecnológico en realidad aumentada para guiado en casos de uso. Por un lado, se ha responsabilizado del desarrollo del sistema de realidad virtual y los componentes del sistema de evaluación y predicción basados en esta tecnología. Por otro, de la creación de un sistema para el desarrollo de aplicaciones de realidad aumentada de los casos de uso del proyecto, a partir del gemelo digital trabajado para el sistema de realidad virtual, enfocado a los casos de uso. Además, a través de este proyecto LUDUS ha conseguido una serie de desarrollos que le pone en condición de poder ofrecer un nuevo servicio para el desarrollo ágil de aplicaciones de Realidad Aumentada desde entornos inmersivos de Realidad Virtual.  

La participación de TECNALIA ha consistido principalmente en la validación de los dos exoesqueletos desarrollados por Gogoa, tanto en condiciones de laboratorio, y durante las próximas semanas, como en entorno real y con un número mayor de personas. Como consecuencia de este trabajo, obtendrá un conjunto de protocolos y metodologías para la evaluación avanzada de exoesqueletos, con la idea de poder aplicar lo investigado a futuros desarrollos de exoesqueletos. 

Para la consecución de este objetivo, Tecnalia ha colaborado con Ibermática en el desarrollo de un sistema de analítica avanzada de datos, donde los datos han provenido de todas las pruebas de laboratorio realizas con sensores de EMG, EEG y captura de movimiento. El objetivo ha sido detectar patrones de movimiento y activaciones musculares mediante el uso del exoesqueleto en las tareas identificadas de los casos de uso. La colaboración con Zermik ha consistido en la puesta a punto de estos sistemas de captura y recogida masiva de datos y con Ludus en el desarrollo de un sistema de construcción de escenarios virtuales para la verificación rápida de puestos de trabajo industriales. Finalmente, ha colaborado también con STT en el desarrollo de un sistema de captura de movimiento y estimación de pose sin marcadores, que permite la evaluación de rápida de los puestos de trabajo sin necesidad de instalaciones adicionales. 

 

El proyecto ExOsasun cuenta con un equipo asesor de entidades de contrastada experiencia en el ámbito del estudio y de la aplicación de la prevención de riesgos laborales, como OSALAN, INSST, MUTUALIA y PESI (Plataforma Tecnológica Española de Seguridad Industrial), que forman parte activa del proyecto colaborando en las siguientes líneas: 

 

• Revisión y asesoramiento en la estrategia de investigación y desarrollo del proyecto, para que se adecúe a las estrategias actuales de dichos organismos en el ámbito de la prevención de riesgos laborales. 

• Revisión y corrección de los entregables en los que el consorcio ha considerado relevante su participación como consecuencia del punto anterior. 
• Participación y difusión del proyecto.