Diseño y análisis del control de movimiento de un robot de rehabilitación del tobillo con motor híbrido

Área de la Ciencia:

• La robótica en la medicina de la rehabilitación
• Biomecánica y tecnologías de ayuda
• Interacción humano-robot en la terapia física

Sus antecedentes:

• Los robots de rehabilitación de tobillo existentes a menudo luchan con el seguimiento preciso de la trayectoria y la aplicación constante de fuerza.
• Se necesitan sistemas robóticos avanzados que ofrezcan un mejor control y adaptabilidad para movimientos de tobillo multiaxial.
• Las tecnologías actuales pueden no abordar adecuadamente las diferencias fisiológicas individuales en los pacientes sometidos a rehabilitación.

Objetivo del estudio:

• Presentar un nuevo robot de tobillo con motor híbrido accionado desde arriba (ARAA) para mejorar la rehabilitación del tobillo.
• Para mejorar la suavidad y el control de los movimientos del tobillo multiaxial en la terapia asistida por robots.
• Desarrollar un sistema reconfigurable capaz de adaptarse a las diversas necesidades y variaciones fisiológicas de los pacientes.

Principales métodos:

• El ARAA utiliza músculos neumáticos para la activación del eje X e Y y un servomotor para el movimiento del eje Z.
• Un controlador de postura basado en la Derivada Integral Proporcional (PID) asegura un control preciso del movimiento durante el entrenamiento.
• Un mecanismo reconfigurable permite ajustar los parámetros de movimiento a las necesidades individuales del paciente.

Principales resultados:

• Las pruebas preliminares demostraron la ejecución exitosa de protocolos de entrenamiento de un solo eje y multiaxial.
• El sistema logró errores de seguimiento de trayectoria bajos (RMSD/NRMSD: eje X 0.0164/2.73, eje Y 0.007/1.9, eje Z 0.0012/0.31 rad).
• La aplicación de la fuerza del músculo neumático coincidía estrechamente con las trayectorias predefinidas, lo que indica una alta fidelidad en el control de la fuerza.

Conclusiones:

• El ARAA con motor híbrido satisface efectivamente las demandas de entrenamiento controlado del tobillo con mayor precisión y adaptabilidad.
• Este sistema robótico representa un avance significativo en la tecnología de rehabilitación del tobillo.
• El ARAA ofrece una solución más eficiente y personalizable para la recuperación del paciente y la restauración funcional.