ERIZONET EXOESQUELETO

Authors*: Sergio Montoya Diez  

*ORCID*: 0009-0004-6158-1993  

*Affiliation*: Investigador Independiente, Valladolid, Castilla y León, España  

*Version*: v1.0  

*https://doi.org/10.5281/zenodo.19664533

mioeléctricas y exoesqueletos actuales consumen 5-40W por transmisión continua de datos EMG/EEG y cálculo centralizado, limitando la autonomía a 4-8 horas. Presentamos ErizoNet-Assist, una arquitectura neuromórfica distribuida inspirada en el sistema nervioso de erizos de mar. La red se compone de nodos-erizo autónomos que procesan señales biológicas localmente y solo transmiten eventos relevantes. Estimamos reducción de 70-90% en consumo eléctrico y 45% en necesidades térmicas frente a arquitecturas von Neumann. Se detalla diseño electrónico, firmware, BOM y coste de un prototipo portátil funcional. El objetivo es aumentar la autonomía de dispositivos de asistencia a >48h con baterías <100g.

*1. Introducción y Estado del Arte*

Las interfaces EMG comerciales muestrean 8-16 canales a 1-2 kHz y envían flujo continuo a una CPU/GPU para clasificación de intención. Esto genera:  

1. *Alto consumo*: ADC + radio BLE/WiFi + CPU = 300-800 mW en reposo, 2-5 W en actividad.  

2. *Latencia*: 100-250 ms por transmisión + inferencia centralizada.  

3. *Privacidad*: Datos biológicos brutos salen del dispositivo.  

*Hipótesis*: Una red de nodos neuromórficos que emule el procesamiento local de espinas de erizo puede reducir el consumo usando “computation at the sensor” y transmisión solo por eventos. Los erizos de mar integran estímulo-respuesta sin cerebro central: cada púa decide. Trasladamos ese principio a EMG/EEG.

*2. Arquitectura del Sistema ErizoNet-Assist*

*2.1 Principio de funcionamiento*

El sistema se divide en 3 capas físicas y 1 capa lógica:

Capa Función Analogía erizo

**Capa 1: Nodos-Erizo** Sensado EMG/EEG + filtrado + detección de eventos en hardware analógico/digital mixto Cada púa del erizo

**Capa 2: Bus de Eventos** Comunicación asíncrona por I2C de ultra-bajo consumo solo cuando hay evento Sistema nervioso difuso

**Capa 3: Nodo Coordinador** Agrega eventos, ejecuta máquina de estados, activa actuadores Ganglio local

**Capa 4: Actuación** Servomotores BLDC o actuadores blandos Músculo

*Flujo*: Músculo genera EMG > Nodo-Erizo detecta cruce de umbral adaptativo > Genera evento “spike” de 3 bytes > Nodo Coordinador recibe y actualiza intención > Si intención cambia, envía orden PWM a actuador. Sin evento = consum

o <50 µW por nodo.