Exoesqueleto modular para rehabilitación de manos basado en hidrogeles inteligentes
DOI:
https://doi.org/10.17979/ja-cea.2025.46.12210Palabras clave:
Tecnología asistiva e ingeniería de rehabilitación, Mecatrónica biomédica, Cuantificación de parámetros fisiológicos para el diagnóstico y la evaluación del tratamiento, Automatización y diseño centrados en el ser humano, Ingeniería del conocimiento y sistemas basados en el conocimiento, Robótica blandaResumen
Los trastornos motores en las manos son un grave problema de salud, especialmente entre personas de avanzada edad, que puede dificultar la consecución de tareas cotidianas y empeorar notablemente la calidad de vida del paciente. Las terapias de rehabilitación son fundamentales para contrarrestar sus síntomas y devolver autonomía a los enfermos. La tecnología y, en concreto, la robótica, se integran cada vez más en este tipo de tratamientos para mejorar su eficacia. En este trabajo, presentamos el desarrollo en curso de un exoesqueleto blando para rehabilitación de manos, fabricado con materiales inteligentes. Mediante un sistema experto basado en ontologías, se busca adaptar automáticamente el diseño del guante robótico a las articulaciones afectadas y las deformaciones de cada paciente, aprovechando la modularidad del actuador. Mostraremos la implementación real para un caso particular de este dispositivo, capaz de flexionar cuatro dedos, detallando los componentes de su diseño y explicando el sistema hardware y software utilizado para su control.
Referencias
Aggogeri, F., Mikolajczyk, T., O’Kane, J., 2019. Robotics for rehabilitationof hand movement in stroke survivors. Advances in Mechanical Engineering 11 (4), 1687814019841921. DOI: 10.1177/1687814019841921
Chu, C.-Y., Patterson, R. M., 2018. Soft robotic devices for hand rehabilitation and assistance: a narrative review. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation 15 (1), 9. DOI: 10.1186/s12984-018-0350-6
De La Morena, J., Redrejo, D., Ramos, F., Feliu, V., Vazquez, A. S., 2024. Fractional order modeling and control of hydrogel-based soft pneumatic bending actuators. In: 2024 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). pp. 11362–11367. DOI: 10.1109/IROS58592.2024.10802659
Dorsey, E. R., Elbaz, A., Nichols, E., Abbasi, N., Abd-Allah, F., et al., 2018. Global, regional, and national burden of parkinson’s disease, 1990–2016: a systematic analysis for the global burden of disease study 2016. The Lancet Neurology 17 (11), 939–953. DOI: 10.1016/S1474-4422(18)30295-3
IEEE, 2015. IEEE standard ontologies for robotics and automation. IEEE Std 1872-2015, 1–60. DOI: 10.1109/IEEESTD.2015.7084073
Jeong, U., In, H.-K., Cho, K.-J., 2013. Implementation of various control algorithms for hand rehabilitation exercise using wearable robotic hand. Intelligent Service Robotics 6 (4), 181–189. DOI: 10.1007/s11370-013-0135-5
Leonardis, D., Barsotti, M., Loconsole, C., Solazzi, M., Troncossi, M., Mazzotti, C., Castelli, V. P., Procopio, C., Lamola, G., Chisari, C., Bergamasco, M., Frisoli, A., 2015. An emg-controlled robotic hand exoskeleton for bilateral rehabilitation. IEEE Transactions on Haptics 8 (2), 140–151. DOI: 10.1109/TOH.2015.2417570
Lopez Díaz del Campo, A., Morena, J., Braic, A., Serna, C., Ramos, F., Vazquez, E., Vazquez, A., 04 2024. Proprioception and control of a soft pneumatic actuator made of a self-healable hydrogel. Soft robotics 11. DOI: 10.1089/soro.2023.0180
Maciejasz, P., Eschweiler, J., Gerlach-Hahn, K., Jansen-Troy, A., Leonhardt, S., 2014. A survey on robotic devices for upper limb rehabilitation. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation 11 (1), 3. DOI: 10.1186/1743-0003-11-3
Naranjo, A., Mart´ın, C., Lopez-Díaz, A., Mart´ın-Pacheco, A., Rodr´ıguez, A. M., Patino, F. J., Herrero, M. A., Vázquez, A. S., Vázquez, E., 2020. Autonomous self-healing hydrogel with anti-drying properties and applications in soft robotics. Applied Materials Today 21, 100806. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apmt.2020.100806
Niles, I., Pease, A., 10 2001. Towards a standard upper ontology. Formal Ontology in Information Systems: Collected Papers from the Second International Conference, 2–9. DOI: 10.1145/505168.505170
Ramos, F., Vazquez, A., Fernandez, R., Olivares-Alarcos, A., 02 2018. Ontology based design, control and programming of modular robots. Integrated Computer-Aided Engineering 25, 1–20. DOI: 10.3233/ICA-180569
Shi, X. Q., Heung, H. L., Tang, Z. Q., Li, Z., Tong, K. Y., 2021. Effects of a soft robotic hand for hand rehabilitation in chronic stroke survivors. Journal of Stroke and Cerebrovascular Diseases 30 (7), 105812. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2021.105812
Wan, J., Qian, X., He, Z., Zhu, Z., Cheng, P., Chen, A., 2022. Epidemiological trends of hand osteoarthritis from 1990 to 2019: Estimates from the 2019 global burden of disease study. Frontiers in Medicine 9. DOI: 10.3389/fmed.2022.922321
Yue, Z., Zhang, X., Wang, J., 2017. Hand rehabilitation robotics on poststroke motor recovery. Behavioural Neurology 2017 (1), 3908135. DOI: https://doi.org/10.1155/2017/3908135
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