Control de Fuerza basado en la Admitancia Mecánica para Masajes Robóticos
DOI:
https://doi.org/10.17979/ja-cea.2025.46.12150Palabras clave:
Control no lineal, Control por computadora, Robótica, Sistemas biológicos y médicos, Sistemas hombre-máquina, Sistemas mecatrónicos, Diseño de controlResumen
Este estudio presenta un sistema robótico de masaje basado en control de fuerza por admitancia mecánica, implementado en un robot colaborativo Elfin 5 con un sensor de fuerza/par. La arquitectura modular implementada en ROS 2 integra interpolación de trayectorias y control de fuerza, que ajusta dinámicamente la posición cartesiana del efector final para mantener constante la fuerza de contacto y calcula las posiciones articulares mediante cinemática inversa. Se realizaron tres pruebas experimentales con referencia de 4 N, logrando un seguimiento preciso de fuerza (Emedio = 0,49N), aunque con incrementos significativos al cambiar de sujeto (Emedio = 0,79N) y velocidad (Emedio = 1,85N). Los resultados demuestran el potencial del sistema para mantener la fuerza deseada en el eje Z, pero destacan la necesidad de incorporar modelos realistas de piel y algoritmos adaptativos, como el aprendizaje por refuerzo, para mejorar el rendimiento y personalizar los masajes. Este trabajo sienta las bases para sistemas robóticos de masaje avanzados y seguros, complementando la intervención humana en rehabilitación física.
Referencias
Bao, Y., Weng, D., Chen, J., Gao, N., Dongye, X., Su, M., 6 2025. Relaxmr: a mixed reality-based semi-physical high-fidelity digital human massage system. Virtual Reality 29 (2), 1–16. DOI: 10.1007/s10055-025-01133-0
Dong, H., Feng, Y., Qiu, C., Chen, I. M., 2 2023. Construction of Interaction Parallel Manipulator: Towards Rehabilitation Massage. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 28 (1), 372–384. DOI: 10.1109/TMECH.2022.3202694
Hao, C., Han, F., 2012. Review of acupoints positioning and tracking technology for chinese massage robot. Advanced Materials Research 542-543, 741–744. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.542-543.741
Harada, N., Akiduki, T., Kitazaki, M., Tasaki, R., 2023. Control Design and Implementation of Robotic Massage Based on Finger Pressing Motion Analysis. In: 2023 8th International Conference on Control and Robotics Engineering, ICCRE 2023. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., pp. 250–253. DOI: 10.1109/ICCRE57112.2023.10155612
Harada, N., Kitazaki, M., Tasaki, R., 2025. Physical therapy massage robot system with human motion tracking and finger-pressing force control. Advanced Robotics 39 (5), 223–242. DOI: 10.1080/01691864.2025.2469695
Kerautret, Y., Di Rienzo, F., Eyssautier, C., Guillot, A., 12 2020. Selective Effects of Manual Massage and Foam Rolling on Perceived Recovery and Performance: Current Knowledge and Future Directions Toward Robotic Massages. Frontiers in Physiology 11 (598898), 1–38. DOI: 10.3389/fphys.2020.598898
Li, C., Fahmy, A., Li, S., Sienz, J., 6 2020. An Enhanced Robot Massage System in Smart Homes Using Force Sensing and a Dynamic Movement Primitive. Frontiers in Neurorobotics 14 (30), 1–12. DOI: 10.3389/fnbot.2020.00030
Ma, Z., Geng, Y., Nie, S., Yin, F., Ji, H., 1 2024. Research on Chinese Scraping Automation Based on Sensor-Fusion Method. IEEE Sensors Journal 24 (2), 1751–1759. DOI: 10.1109/JSEN.2023.3336220
Mahmood, A. R., Korenkevych, D., Komer, B. J., Bergstra, J., 2018. Setting up a Reinforcement Learning Task with a Real-World Robot. In: 2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). pp. 4635–4640. DOI: 10.1109/IROS.2018.8593894
Paul, A., Usman, J., Ahmad, M. Y., Hamidreza, M., Maryam, H., Ong, Z. C., Hasikin, K., Lai, K. W., 12 2021. Health efficacy of electrically operated automated massage on muscle properties, peripheral circulation, and physio-psychological variables: a narrative review. DOI: 10.1186/s13634-021-00788-6
Scherzinger, S., Roennau, A., Dillmann, R., 9 2017. Forward Dynamics Compliance Control (FDCC): A New Approach toCartesian Compliance for Robotic Manipulators. In: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). IEEE, Vancouver, BC, Canada, pp. 4568–4575. DOI: 10.1109/IROS.2017.8206325
Tang, X., Shi, P., Luo, Z., Yu, H., 3 2025. A Novel 6-DOF Multi-Technique Abdominal Massage Robot System: A New Solution for Relieving Constipation and an Exploration of Standardization. Electronics 14 (6), 1–29. DOI: 10.3390/electronics14061123
Villani, L., De Schutter, J., 2016. Force Control. In: Springer Handbook of Robotics. Ch. Force Control, pp. 195–219. DOI: 10.1007/978-3-319-32552-1
Xiao, M., Zhang, T., Zou, Y., Chen, S., Wu, W., 2024a. Research on Robot Massage Force Control Based on Residual Reinforcement Learning. IEEE Access 12, 18270–18279. DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3347416
Xiao, M., Zhang, T., Zou, Y., Yan, X.,Wu,W., 9 2023. Study on force control for robot massage with a model-based reinforcement learning algorithm. Intelligent Service Robotics 16 (4), 509–519. DOI: 10.1007/s11370-023-00474-6
Xiao, M., Zhang, X., Zhang, T., Chen, S., Zou, Y., Wu, W., 2024b. A study on robot force control based on the GMM/GMR algorithm fusing different compensation strategies. Frontiers in Neurorobotics 18. DOI: 10.3389/fnbot.2024.1290853
Xu, Q., Deng, Z., Zeng, C., Li, Z., He, B., Zhang, J., 6 2024. Toward automatic robotic massage based on interactive trajectory planning and control. Complex and Intelligent Systems 10 (3), 4397–4407. DOI: 10.1007/s40747-024-01384-5
Yang, J., Lim, K. H., Mohabbat, A. B., Fokken, S. C., Johnson, D. E., Calva, J. J., Do, A., Mueller, M. R., Chon, T. Y., Bauer, B. A., 1 2024. Robotics in Massage: A Systematic Review. Health Services Research and Managerial Epidemiology 11, 1–13. DOI: 10.1177/23333928241230948
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2025 Ana Cisnal, Edwin Daniel Oña Simbaña, Alberto Jardón Huete, Juan Carlos Fraile, Javier Pérez Turiel
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
