Un estudio de caso comparativo de controladores impulsados por EMG en prótesis transtibiales

Área de la Ciencia:

• Ingeniería biomédica
• Robótica de rehabilitación
• Protésicos y ortopédicos

Sus antecedentes:

• La amputación de extremidades inferiores tiene un impacto significativo en la movilidad y la calidad de vida.
• Las prótesis transtibiales eléctricas actuales se enfrentan a desafíos en el control y la adaptabilidad del usuario.
• El control impulsado por electromiografía (EMG) ofrece potencial para una funcionalidad protética avanzada.

Objetivo del estudio:

• Para analizar comparativamente un nuevo controlador de impedancia variable impulsado por EMG (VIC) con un controlador híbrido (HC).
• Evaluar el rendimiento del controlador en un amputado transtibial durante varias tareas de ambulación.
• Evaluar el control del usuario, la adaptabilidad y las diferencias de salida biomecánica.

Principales métodos:

• Desarrolló un VIC y un HC que integra un modelo musculoesquelético con un controlador de impedancia de máquina de estado finito.
• Músculos gastrocnemios y tibiales anteriores modelados utilizando un modelo de tipo Hill.
• Se realizaron pruebas biomecánicas con un amputado transtibial utilizando señales EMG de extremidades residuales para suelo plano, escaleras y rampas.

Principales resultados:

• VIC demostró un rendimiento más repetible, un mayor control percibido y una mayor potencia de salida.
• Se observaron efectos significativos para la potencia máxima con VIC durante el ascenso a la rampa y la caminata a alta velocidad.
• HC facilitó las transiciones superiores entre las subfases de la marcha, particularmente el ascenso de escaleras, mostrando mayor ROM y potencia máxima.

Conclusiones:

• VIC ofrece una mayor previsibilidad y comodidad para el usuario, mejorando el control percibido.
• HC proporciona una mejor adaptabilidad para transiciones complejas como la negociación de escaleras.
• Los hallazgos guían la investigación futura en la optimización de estrategias de control basadas en EMG para prótesis.