Jóvenes ingenieros reciben el reconocimiento IEEE por innovaciones en robótica y tecnología asistiva

La ingeniería y la ciencia, cuando se aplican con una visión de impacto social, pueden generar soluciones innovadoras para desafíos complejos. Esta premisa ha sido el eje de los proyectos de tres estudiantes de secundaria, galardonados con la Beca IEEE Presidents’ por sus contribuciones en el campo de la tecnología asistiva y la robótica.

El premio, administrado por las Actividades Educativas del IEEE, reconoce a estudiantes de secundaria que demuestran una comprensión excepcional de la ingeniería eléctrica, la informática o campos afines, y que presentan proyectos con el potencial de transformar vidas. La ceremonia de entrega tuvo lugar en la Feria Internacional de Ciencia e Ingeniería (ISEF) de Regeneron.

Navegación por la lengua y visión por computador

Hollie Tang, estudiante de segundo año de secundaria, obtuvo el primer premio, valorado en 10.000 dólares, por su proyecto Tonguage. Se trata de una interfaz humano-máquina (HMI) no invasiva, basada en visión por computador, que permite a los usuarios controlar un ordenador, herramientas digitales y tecnologías asistivas, como sillas de ruedas, mediante movimientos de la lengua y parpadeos.

El sistema Tonguage utiliza una cámara estándar para traducir la posición y los patrones de movimiento de la lengua en comandos direccionales, mientras que los parpadeos actúan como clics de ratón. Una de sus características clave es un sistema de seguimiento facial para prevenir errores, asegurando que los comandos provengan del usuario previsto. La accesibilidad fue un pilar fundamental para Tang, quien diseñó el sistema para funcionar con cámaras de ordenador portátil convencionales, evitando así la necesidad de hardware especializado y costoso. Originalmente concebido como un sustituto de teclado y ratón, el proyecto evolucionó para ofrecer autonomía en aplicaciones como la navegación de sillas de ruedas, el control de brazos robóticos e incluso el ocio digital.

Exoesqueleto de control mental y bajo coste

Partap Sidhu, estudiante de tercer año, se hizo con el segundo lugar y una beca de 600 dólares por NeuroGait, un exoesqueleto de extremidades inferiores controlado por la mente. La inspiración surgió de su experiencia como voluntario en un centro comunitario sin ascensor, donde observó las dificultades de movilidad de algunas personas.

NeuroGait funciona leyendo el potencial de preparación (BP), un patrón eléctrico cerebral sutil que precede a la intención consciente de movimiento. Utilizando un casco de electroencefalograma (EEG) personalizado y una red neuronal convolucional (CNN), el sistema clasifica los movimientos intencionados y envía órdenes a un exoesqueleto impreso en 3D. A diferencia de los motores rígidos, el diseño de Sidhu incorpora músculos artificiales neumáticos, diseñados para emular la anatomía humana, lo que les permite adaptarse a las limitaciones del cuerpo. Las pruebas realizadas por Sidhu, que incluyeron 500 ensayos, mostraron una precisión del 99,9% en la detección de la intención de movimiento por parte de la CNN, y una precisión del 95,2% para el sistema completo, desde la señal cerebral hasta el movimiento físico. Un aspecto notable es su coste de fabricación, aproximadamente 276 dólares, lo que contrasta significativamente con el precio de los exoesqueletos comerciales, que oscilan entre 40.000 y 100.000 dólares.

Robot hexápodo para entornos peligrosos

Calvin Shang Hung, estudiante de segundo año, obtuvo el tercer puesto y una beca de 400 dólares por su proyecto Math Into Motion: Robotic Hexapod for Hazardous Environments. Este robot de seis patas está diseñado para desplazarse por terrenos inestables o de difícil acceso para humanos o sistemas robóticos convencionales.

Hung concibió inicialmente un robot inspirado en insectos para la exploración espacial, observando las dificultades de los rovers como Curiosity y Perseverance en superficies irregulares. A medida que avanzaba el proyecto, las aplicaciones humanitarias cobraron relevancia. Inspirado por las noticias del terremoto de 2023 en Turquía y otros conflictos, Hung adaptó su robot para su uso en situaciones de desastre. La marcha trípode estable del hexápodo, que mantiene tres patas apoyadas mientras las otras tres se mueven, lo hace idóneo para navegar en edificios colapsados en busca de supervivientes o para transportar suministros sensibles, como insulina, en zonas de conflicto. El robot utiliza técnicas matemáticas como la cinemática inversa, la interpolación lineal y las transformaciones euclidianas para coordinar el movimiento preciso de sus patas. A pesar de una crítica falla de un circuito en una de sus primeras versiones, Hung perseveró, simplificó el diseño y reconstruyó el robot, demostrando una notable capacidad de autoaprendizaje en diseño de placas de circuito impreso, modelado 3D, codificación y soldadura.

Las condiciones de movilidad no discriminan. Pueden afectar a cualquier persona, independientemente de sus ingresos, género y estatus socioeconómico.

Hollie Tang

Incluir la empatía en tu solución tecnológica es muy importante. La empatía es difícil de enseñar en un aula, pero se puede aprender a través de la experiencia, y conociendo realmente a las personas cuyas vidas tu trabajo podría cambiar.

Hollie Tang

El músculo artificial neumático en sí mismo es tan adaptable que puede ajustarse a las limitaciones del cuerpo humano.

Partap Sidhu

Para tener éxito en la investigación, tienes que saber lo que se está haciendo en este momento.

Partap Sidhu

Hubo un momento muy fuerte de ‘¿Debería simplemente rendirme?’

Calvin Shang Hung

Si encuentras el proyecto adecuado y realmente se convierte en tu pasión, diseñarlo casi empieza a parecer divertido, y eso es lo que te impulsa.

Calvin Shang Hung