ARC ANGEL: El Sistema Innovador de NASA Reduce la Fatiga del Brazo en Entrenamiento Sub-1G

Centro Espacial Johnson, Houston, TX

El sistema de control activo ARC ANGEL puede descargar automáticamente el peso de diversas herramientas manuales, previniendo la fatiga del brazo durante el entrenamiento en entornos sub-1G. (Imagen: NASA)

Simulación de Ingravidez para Entrenamiento de Astronautas

Innovadores del Centro Espacial Johnson (JSC) de la NASA han desarrollado un sistema robótico de entrenamiento terrestre llamado "ARGOS". Este sistema puede simular activamente la ingravidez de un astronauta en el espacio mediante una pista aérea y un sistema de accionamiento de puente que descarga parcial o totalmente su peso mediante cables conectados, suspendiéndolos efectivamente en el aire. Aunque el torso y las piernas del sujeto de prueba se descargan, sus brazos y cualquier herramienta manual pesada no lo hacen.

Tecnología ARC ANGEL: Descarga Activa de Brazos

La tecnología Actuated Realtime Control for ARGOS Negation of Gravitational Effects on the Limbs (ARC ANGEL) se desarrolló para descargar los brazos de un sujeto de prueba con traje espacial y contrarrestar la fatiga durante actividades de entrenamiento con ARGOS. Al igual que ARGOS, ARC ANGEL proporciona descarga mediante tensión de cable controlada por computadora. Los cables se extienden entre manguitos ubicados justo encima de cada codo y un carrete motorizado montado en la mochila del sistema de soporte vital primario (PLSS) del traje espacial.

Esta tecnología de descarga activa podría utilizarse en numerosas aplicaciones además de simular entornos de cero a un G. Por ejemplo, un paciente rehabilitando su hombro podría beneficiarse de asistencia de movimiento que descargue el peso del brazo o la carga de agarre, un trabajador de construcción que lleve una herramienta pesada podría manipularla más fácilmente, o podría compensar el peso del equipo para personal militar, evitando así la fatiga de las extremidades que de otro modo ocurriría.

Diseño Autónomo y Control en Tiempo Real

ARC ANGEL es un sistema robótico activo como ARGOS; sin embargo, su motor eléctrico no está montado en una pista y sistema de puente aéreos, sino en la mochila tipo PLSS del sujeto de prueba, donde el motor(es) suministra par de actuación en tiempo real para descargar los brazos superiores mediante cables. Si un sujeto de prueba toma un martillo, el sistema reaccionará inmediatamente para descargar el peso del martillo relativo al entorno programado.

El sistema comprende motor(es) eléctrico(s), tejidos suaves, hardware electrónico, firmware y software. Para proporcionar una operación suave de descarga de brazos y optimizar el rendimiento, los ingenieros del JSC codificaron software que aprovecha algoritmos cinemáticos y arquitectura de lazo cerrado para control del motor, junto con scripts de lenguaje informático personalizados para ingerir datos de sensores. Esto permite que los subsistemas de ARC ANGEL se integren perfectamente y simulen con precisión entornos de uno a cero G.

Sensores y Control de Lazo Cerrado

Durante la operación, sensores de tensión compactos e unidades de medición inercial detectan el peso y el movimiento del brazo y proporcionan un sistema de control de lazo cerrado que alimenta datos a un computador de placa única y firmware requerido para procesamiento. También se desarrolló internamente una interfaz gráfica de usuario personalizada para proporcionar controles de ingreso de valores de descarga de brazo deseados.

Además, ARC ANGEL cuenta con su propia fuente de alimentación que proporciona energía a sus subcomponentes sin cables externos. Esto permite la capacidad de funcionar independientemente de ARGOS y se presta aún más a aplicaciones terrestres potenciales. Este trabajo se correlaciona directamente con el desarrollo de exotrajes activos que se implementan para dispositivos médicos de rehabilitación y/o asistencia. ARC ANGEL está proporcionando esencialmente una asistencia deseada (descarga) mientras mantiene el rango completo de movimiento del sujeto. El hardware y software del sistema pueden modificarse para adaptarse a un individuo sin traje espacial y hacia el movimiento asistido de extremidades —no solo descarga de brazos.

La NASA busca activamente licenciatarios para comercializar esta tecnología. Contacte al Concierge de Licencias de NASA en This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. o llame al 202-358-7432 para iniciar conversaciones de licencia. Para más información, visite aquí.