La robótica en la discapacidad. Desarrollo de la prótesis diestra de extremidad inferior Manus-Hand

R. Ceres, J. L. Pons, L. Calderón, J. Moreno

Resumen

La discapacidad y el envejecimiento plantean a las sociedades actuales una serie de necesidades que deben ser cubiertas con soluciones personales y colectivas adecuadas para mantener un mínimo bienestar. Actualmente está aceptado el papel primordial de la ciencia y la tecnología como pilares para la mejora de las actividades humanas y la autonomía personal (“Assistive Technologies” o Tecnologías de Rehabilitación o de Apoyo). La robótica en este sentido comienza a jugar un rol fundamental en las diferentes actividades del hombre y muy especialmente en lo relacionado con la movilidad y la manipulación. En este trabajo, se analizan de forma general estos sistemas robóticos de apoyo y su relación con el usuario. A continuación se presenta, como resultado de un proyecto europeo (MANUS-HAND) el diseño y el desarrollo de una prótesis de mano de alta movilidad, modular y con efectos de realimentación, todo ello con el fin de ofrecer nuevas posibilidades de reintegración social y profesional a personas con amputaciones. El trabajo plantea enfoques complementarios; por una parte, el sistema de control está basado en el empleo de señales mioeléctricas, adaptadas a la capacidad residual de cada usuario; los movimientos de los dedos están coordinados según cuatro modos globales de agarre, potenciados con la realimentación sobre el amputado mediante sensores de fuerza y salida por vibración, cubriendo así un 90% de las habilidades naturales de manipulación. Desde el punto de vista mecánico se ha desarrollado de una estructura específica con tres dedos activos en flexo-extensión y prono-supinación de muñeca, incluyendo para ello diferentes tipos de actuadores (motores DC y ultrasónico) gobernados con un solo canal EMG y estando todo ello controlado por una arquitectura electrónica distribuida y jerarquizada. Una plataforma de entrenamiento y de evaluación de las capacidades de cada usuario completa el sistema, permitiendo así personalizar la prótesis al adaptar los parámetros de la misma a las capacidades residuales y mioeléctricas del amputado. El sistema ha sido probado siguiendo un protocolo ad hoc con amputados, demostrando la validez de los conceptos desarrolados en el proyecto.

Palabras clave

Prótesis; robótica; discapacidad; rehabilitación

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Referencias

AA.VV., Horizontal European Activities in Rehabilitation Technology. Swedish Handicap Institute. 1994.

Almstrm C., Herberts P., Clinical Applications of a Multifunctional Hand Prosthesis, Proceedings of the 5th International Symposium on External Control of Human Extremities, ETAN, Dubrovnik, Yugoslavia, 1975.

Ceres R., J. L. Pons, L. Calderón, A. R. Jiménez, L. Azevedo, A robotic vehicle for assisted mobility of disabled children, IEEE Engineering in Medecine and Biology Magazine Nov-Dic 2005.

Ceres R., Pons J.L., Calderón L., Mesonero D., Jimenez A.R., Sanchez F., Abizanda P., Saro B., Bonivardo G. Andador activo para la rehabilitación y el manteniemiento de la movilidad natural, III Congreso Iberoamericano de tecnologías de apoyo a la discapacidad. Iberdiscap 2004

Han J., Song W., Kim J., Bang W., Lee H. Zenn Bien Z., New EMG Pattern Recognition based on Soft Computing Techniques and its Applications to Control of a Rehabilitation Robotic Arm, Proc. Of 6th International Conference on Soft Computing IIZUKA 2000, Izuka, Japón, Oct 2000

Herberts P., Almstrm C., Kadefors R., Lawrence P.D, Hand Prosthesis Control via Myoelectric Patterns, Acta Orthopaedica scandinavia, Vol. 44, pp. 389-409, 1973

Jardon A. Metodología de diseño de robots asistenciales. Aplicación al robot portátil ASIBOT. Tesis doctoral. Univ. Carlos III. 2006.

Kyberd P.J., Chappel P.H., A force sensor for automatic manipulation based on the Hall effect, Meas. Sci. Technol., Vol. 4, pp. 281-287, 1993.

Moreno J.C., Rocon E., Ruiz A., Brunetti F., Pons J.L., Design and implementation of an inertial measurement unit for control of artificial limbs: application on leg orthoses, Journal of Sensors & Actuators B, 118-, pp. 333-337, 2006.

Napier J.R., The prehensile movements of the human hand, Journal of Bone and Joint Surgery, 38B (4), pp. 902-913, 1956.

Pons J.L., Rodríguez H., Ceres R., Van Moorleghem W., Reynaerts D., Study of SMA Actuation to Develop a Modular, User-adaptable Hand Prosthesis, Actuator'98, pp. 95-104, Bremen, Germany, 1998.

Pons J.L., Rodríguez H., Duarte A., Luyckx I., Reynaerts D., Ceres R., Van Brussel H., High torque ultrasonic motors for hand prosthetics: current status and trends, Actuator'2000, pp. 285- 288, Bremen, Germany, 2000.

Pons J.L., Rocon E., Ceres R., Reynaerts D., Saro B., Levin S., Van Moorleghem W., The MANUSHAND dextrous robotics upper limb prosthesis: mechanical and manipulation aspects, Autonomous Robots-16-2004.

Rocon E., Andrade A.O., Pons J.L., Kyberd P., Nasuto S.J., EMD: A novel technique for the study of tremor time series, Medical & Biological Engineering & Computing, 44-7, pp. 569-582, 2006.

Schlesinger G., Der mechanische aufbau der knstlichen glieder, Borchrdt et al. (eds.), Ersatzglieder und Arbeitshilfen fur Kriegsbeschadigte und Unfallverletzte, Springer, pp. 361-699, 1919.

Soares A., Shape Memory Alloy Actuators for upper limb prosthesis, PhD thesis, Edinburgh University, 1997.

Throndsen J.I., Characterisation of Shape Memory Alloys for use as an Actuator, Masters thesis, Oxford University, 1996.

Tzafestas S., Research on Autonomous Robotic Wheelchairs in Europe. IEEE Robotics & Automation Magazine, March, 2001.

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