Control de búsqueda de extremos para una prótesis de pierna robótica con retroalimentación sensorial

Área de la Ciencia:

• Biomecánica y robótica
• Neuroprótesis
• Ingeniería de sistemas de control

Sus antecedentes:

• La locomoción humana se basa en la detección de las fuerzas de contacto de la pierna con el suelo para adaptar la velocidad y la rigidez de la pierna.
• Los amputados de extremidades inferiores carecen de esta retroalimentación sensorial natural, lo que dificulta la adaptación de las prótesis a diferentes terrenos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sistema de estimulación eléctrica funcional no invasivo (nFES) para proporcionar retroalimentación sensorial para el control de las prótesis de piernas.
• Para permitir que los amputados de extremidades inferiores ajusten los parámetros de la prótesis de la pierna en tiempo real para diversos terrenos de caminata.

Principales métodos:

• Utilizó estimulación eléctrica funcional no invasiva (nFES) para transmitir información sobre la fuerza de contacto de la pierna con el suelo.
• Implementó una estrategia de control de búsqueda de extremos (ESC) para optimizar los parámetros de control de las prótesis de piernas.
• Diseñó una función de costo que integra errores de seguimiento conjuntos y cambios en la corriente de estimulación.

Principales resultados:

• Demostró la estabilidad del controlador propuesto que incorpora dinámicas de búsqueda de extremos.
• Los resultados experimentales confirmaron que el método ESC ajustaba efectivamente los parámetros de las prótesis de piernas basándose en la retroalimentación en tiempo real.
• El sistema permitió el control adaptativo de las prótesis de piernas en diferentes terrenos de caminata.

Conclusiones:

• El sistema nFES desarrollado y la estrategia ESC ofrecen un enfoque prometedor para mejorar la funcionalidad de las prótesis de piernas.
• Este método permite la regulación natural del comportamiento de la prótesis de la pierna, imitando la locomoción humana.
• La mejora de la retroalimentación sensorial y el control adaptativo pueden beneficiar significativamente a los amputados de extremidades inferiores en la navegación por diversos entornos.