Exo3D Numen

¿Qué es un exoesqueleto?

Un exoesqueleto robótico es un sistema electromecánico portátil y ajustable, que se acopla a las articulaciones del cuerpo (por ejemplo, cadera, rodilla, tobillo) y que detecta la intención de movimiento del usuario o aplica un movimiento asistido o resistido, con fines terapéuticos, funcionales o de asistencia.

Exo3d Numen es un sistema bio-mecánico (al ser una persona la transmisora del movimiento) portátil y ajustable, altamente capaz de percibir la intención de movimiento, los espasmos o cualquier otra situación por parte del usuario y responder en consecuencia, asistiendo, guiando o resistiendo, con fines terapéuticos y/o funcionales.

🧠 Tipos principales

1. Según la función:
   
   

   • 🩺 Exoesqueletos terapéuticos o de rehabilitación:
     Se usan en clínicas u hospitales para entrenar la marcha o el movimiento repetitivo (por ejemplo, Lokomat, EksoNR, ATLAS2030).
     → Buscan estimular la neuroplasticidad y recuperar funciones motoras.

   • 🦿 Exoesqueletos asistenciales o de uso cotidiano:
     Diseñados para que el usuario los use fuera del entorno clínico, ayudando a caminar o mantenerse de pie en la vida diaria (por ejemplo, ReWalk, HAL, Explorer).

             Exo3D  pertenece a ambos tipos.

2. Según el entorno:
   
   

   • Fijos o estacionarios: conectados a una cinta rodante y con arnés (p. ej. Lokomat).

   • Portátiles (overground): permiten caminar libremente en el suelo (Ekso, ATLAS2030, HAL, Explorer).
     
     

3. Según el control:

   • Activo: motores eléctricos ayudan o inician el movimiento.

   • Pasivo: sin motores, solo proporcionan soporte mecánico.

   • Híbrido o “soft exoskeletons”: combinan materiales blandos y sensores para asistencia ligera.

Según el control Exo3d sería un sistema mixto.

💪 Cómo ayuda en neurorehabilitación pediátrica

1. Facilita la práctica intensiva y repetitiva del movimiento, necesaria para activar la neuroplasticidad (el cerebro aprende de la repetición).

2. Guía la marcha de manera segura, corrigiendo patrones anormales y reduciendo el riesgo de caídas.

3. Permite entrenamiento activo incluso con debilidad muscular, al asistir parcialmente el movimiento.

4. Favorece la motivación de los niños gracias a la tecnología interactiva y los sistemas de feedback.

5. Puede reducir la espasticidad, mejorar el rango articular y la fuerza.

6. Aumenta la participación y la independencia funcional (en casos seleccionados).

¿Qué es Exo3D?

Exo3D consiste en una ortesis parcial desde el a la rodilla  y que funciona como una interfaz transmitiendo el movimiento natural de marcha del guía al niño/a. Al formar una unidad funcional guía/usuario hace posible un feedback bidireccional permitiendo ajustes constantes de la postural y movimiento, bien sea corrigiendo, facilitando o resistiendo en cada fase de la marcha.  

¿Como surge Exo3D?

El proyecto Exo3d se desarrollo en paralelo a los dispositivos de bipedestación dinámica, ya que éstos carecían de un parámetro esencial en la especie humana: la locomoción bípeda.

Inspirado en el dispositivo de asistencia para la marcha Upsee, que consiste en dos sandalias pareadas que unen los pies de guía y niño, y cuenta con un arnés que sostiene el tronco del niño a la cintura del guía. 

En Numen utilizamos este recurso, y pronto observamos que los niños que no podían controlar la activación de sus rodillas enseguida se colgaban del arnés, transfiriendo todo su peso a la zona lumbar del porteador. La marcha resultante no era tal, tan solo un medio transporte.

Para solucionar este problema pensamos en un dispositivo que pudiese controlar la flexo-extensión de la rodilla mediante el moviemiento de la rodilla del guia de forma simultanea. Además, tenia que poder regularse a las diferentes alturas de los niños/as, el ángulo flexor y el vector de abd-add.

Gracias a la tecnología de impresión 3D y la sencillez de manejo del software gratuito Tinkercad, pudimos diseñar las ortesis adecuadas para su adaptación a edades y características diferentes. El resultado han sido 48 niños y niñas que han experimentado la marcha por primera vez, cargando su propio peso en cada paso con una percepción natural del movimiento procedente del guía.

Características de Exo3D

Peso: 3,5 Kg por cada ortesis. 

Longitud max.: 50 Cm.

Edad: No es una variable excluyente ya  que depende de la altura y el peso. Nuestra experiencia abarca desde los 2,5 hasta 23 años.  

Peso máximo tolerado: depende del peso relativo guía/usuario, siendo recomendable no superar los 50 Kg. del usuario para un peso del guía de al menos 75Kg. Con la altura máxima sucede lo mismo. Por razones de seguridad es aconsejable que el guía supere en al menos 25 cm al usuario.

Flexo de rodilla no reductible máximo: hasta 45º

Factores diferenciales del Exo3D respecto a otros exoesqueletos.

Factor humano: El movimiento de marcha resultante procede de la retroalimentación constante entre usuario/guía. El dispositivo es capaz de transmitir bidireccionalmente toda la información del pie a la rodilla. De la rodilla hacia arriba,  el control pélvico, tronco y cabeza, se realiza desde el propio cuerpo del guía.

Movimiento natural: la marcha se observa de manera fluida y armoniosa.

Psicológico: el acompañamiento en la marcha de una persona de su confianza ofrece seguridad para afrontar nuevos retos, calidez y diversión. Refuerza el vínculo afectivo.

Funcionalidad: Permite la ejecución de múltiples actividades y juegos en entornos reales. 

Usabilidad: facilidad para poner y quitar rápidamente con ayuda variable en función de la edad, peso y altura.

Maniobrabilidad:  capacidad de giro instantáneo en menos de 50 cm2, entra por cualquier tamaño de puerta, inclinación de terreno hasta 15º y subida de escalones de tamaño estandar.

Participación: facilita la accesibilidad a cualquier espacio y las relaciones con sus iguales desde una perspectiva de mayor empoderamiento.

Logística: por peso (7 Kg) y tamaño (cabe una bolsa tipo Ikea) puede trasladarse y guardarse fácilmente en un espacio reducido.

Elegibilidad: Cuando el niño/a tiene la opción de experimentar diferentes dispositivos de marcha (exoesqueletos y/o andadores), nuestra experiencia nos indica que, si tiene la capacidad de elegir libremente, siempre escoge la opción que mejor le hace sentir.

Seguridad: En esta variable Exo3D esta por debajo de cualquier otro dispositivo, puesto que no hay cinchas de sujección por encima de la rodilla. Aunque el riesgo de caída es muy bajo para un guía entrenado, no es cero. Por este motivo, hemos desarrollado una mochila anterior a modo de "Airback" que minimiza la posivbilidad de daños por caída.

Beneficios del uso de exoesqueletos pediátricos

1. Mejora de la función motora global y capacidad de marcha
   Estudios controlados y un RCT grande informan mejoras en GMFM, distancia y velocidad de marcha tras programas de entrenamiento con exoesqueleto comparados con fisioterapia convencional. JAMA Network+1

2. Aumento de la resistencia y capacidad de ejercicio.
   Programas intensivos con exoesqueleto incrementan la capacidad de caminar de forma sostenida (mayor distancia/tiempo caminando), lo que facilita práctica funcional repetida y participación. PMC+1

3. Mejor control del equilibrio y reducción del riesgo funcional de caídas
   Algunos ensayos muestran mejoría en medidas de equilibrio y en tests funcionales tras sesiones regulares de RAGT (robot-assisted gait training). JAMA Network+1

4. Reducción/modulación del tono y espasticidad (efectos agudos y a medio plazo)
   Varios estudios observacionales y ensayos pequeños muestran disminuciones del tono musculares y cambios en ROM después de programas de exoesqueleto, lo que puede facilitar la práctica activa y la colocación de ortesis. Frontiers+1

5. Mejoras en parámetros biomecánicos y eficiencia de la marcha
   Estudios reportan aumento de la eficiencia energética de la marcha (menor coste metabólico por distancia) y mejoras en patrones temporoespaciales en algunos grupos (aunque los cambios en patrón cinemático no siempre son consistentes). PMC+1

6. Transferencia a participación y calidad de vida (psicosocial)
   Informes de series de casos y estudios cualitativos describen aumentos en autonomía funcional, participación social y autoestima tras el acceso a exoesqueleto, especialmente cuando el niño puede ponerse de pie y desplazarse en su entorno. (Evidencia mayormente observacional pero repetida). The Guardian+1

7. Aplicabilidad en distintos niveles funcionales (GMFCS III–V) con adaptaciones
   Exoesqueletos pediátricos (p. ej. ATLAS2030 y otros wearables) se han usado tanto en ambulantes como en niños con menor función (requiriendo asistencia), ampliando potenciales beneficiarios; no obstante, el tipo de dispositivo y control determina resultados. Frontiers+1

8. Seguridad y tolerabilidad razonablemente buena en protocolos supervisados
   RCTs y revisiones reportan eventos adversos mayores infrecuentes cuando el entrenamiento se realiza con supervisión especializada; sin embargo, monitorización y selección cuidadosa son obligatorias. JAMA Network+1

Limitaciones 

• Heterogeneidad de dispositivos (rígidos vs blandos, overground vs treadmill/Lokomat), protocolos (dosis/intensidad) y resultados medidos: complica comparaciones directas y síntesis. MDPI+1

• Duración de seguimiento limitada en muchos estudios; falta evidencia sólida de efectos mantenidos a largo plazo. PMC

• Necesidad de más RCTs multicéntricos que definan subgrupos de mayor beneficio (por edad, GMFCS, tipo de CP). PMC
  
  

Bibliográfia

1. Choi, J. Y., et al. (2024). Overground gait training with a wearable robot in children with cerebral palsy: randomized clinical trial. JAMA Network Open, 2024. JAMA Network
   — RCT grande (n≈90) que mostró mejoras significativas en GMFM, control del equilibrio y patrón de marcha frente a terapia convencional.
   
   

2. Hunt, M., et al. (2022). Effectiveness of robotic exoskeletons for improving gait in children with cerebral palsy: systematic review. Disability and Rehabilitation (review). ScienceDirect
   — Revisión que sintetiza estudios sobre distintos exoesqueletos y concluye potencial para mejorar movilidad y participación, pero pide protocolos estandarizados.
   
   

3. Delgado, E., et al. (2021). ATLAS2030 pediatric gait exoskeleton: changes on ROM, strength and spasticity in children with CP. Frontiers in Pediatrics, 2021. Frontiers
   — Estudio de caso/serie sobre exoesqueleto pediátrico comercial mostrando mejoras en ROM y reducción de espasticidad en uso intensivo.
   
   

4. Zhang, L., et al. (2022). Comparison of efficacy of Lokomat and wearable exoskeletal robots in pediatric gait training. Frontiers in Neurology, 2022. Frontiers
   — Revisión comparativa que discute diferencias entre sistemas fijos (Lokomat) y wearables overground.
   
   

5. Hui, Z., et al. (2024). Efficacy of a soft robotic exoskeleton to improve lower limb motor function in children with spastic cerebral palsy: single-blinded randomized trial. (Journal, 2024). PMC
   — RCT que evaluó un exoesqueleto “blando” mostrando mejoras en función motora y tolerancia al ejercicio.
   
   

6. Błażkiewicz, M., et al. (2024). Assessing the efficacy of Lokomat training in pediatric populations: systematic review. (2024). PMC
   
   

7. Wang, Y., et al. (2023). Network meta-analysis / systematic review on robot-assisted gait training effectiveness. PMC article, 2023. PMC
   
   

8. Hasan, S., et al. (2025). Comprehensive comparative analysis of lower limb exoskeletons: design and clinical application. Robotics (MDPI). — Revisión técnica y clínica. MDPI

Ingredientes para construir un Exo3d

• 1 plancha de hierro de 1 mm de gruesa de 500 x 500 mm

• 1 varilla de tubo de 1m x 16x16mm

• 1 varilla de tubo de aluminio de 1 m x 20x 10 mm

• 1 par de sandalias de adulto. (talla a elegir)

• 1 Par de botas ortopedicas de niño (talla a elegir).

• 2 pares de suelas de cubrición.

• 1 Bobina de PLA.

• Velcro auto-adhesivo (2 metros)

• 2 pernos de bloqueo de bola.

• 4 pernos de indexacion.

• Material deacolchamiento.

• Pintura antioxidante.

Herramientas: Taladro con brocas del 5 y 8 mm. Remachadora con remaches ciegos de 4,8 x 30, 35 y 40 mm. Grupo de soldadura. Impresora 3D, Software Tinkercad (gratuito). Pistola de Cola caliente. Sierra de corte para hierro.

Ejemplos de exoesqueletos pediátricos

Lokomat® Pediatric (Hocoma)

Estacionario

Niños con PC, LM, ictus

Robot de marcha en cinta con arnés y control del peso corporal.

ATLAS 2030 (Marsi Bionics)

Portátil

Niños con PC, atrofia muscular espinal

Exoesqueleto blando, articulaciones motorizadas, uso sobre suelo.

HAL (Hybrid Assistive Limb, Cyberdyne)

Portátil

Niños y adultos con trastornos neurológicos

Detecta señales bioeléctricas musculares para activar el movimiento.

EksoNR (Ekso Bionics)

Portátil/terapéutico

Adolescentes y adultos jóvenes

Ayuda en marcha sobre suelo, adaptable a diferentes niveles de asistencia.