Los pacientes con accidente cerebrovascular y lesión de la médula espinal a menudo requieren rehabilitación de la marcha para recuperar la capacidad de caminar o ayudar a fortalecer sus músculos. El "entrenamiento asistido por robot" portátil está emergiendo rápidamente como un método que ayuda a mejorar este proceso de rehabilitación.
En un avance importante, los investigadores de la Universidad de Beihang en China y la Universidad de Aalborg en Dinamarca han diseñado un exoesqueleto de robot para miembros inferiores, un robot portátil, que presenta un movimiento natural de la rodilla para mejorar en gran medida la comodidad y la disposición de los pacientes a usarlo.rehabilitación de la marcha
Como informa el equipo esta semana Revisión de instrumentos científicos , de AIP Publishing, su exoesqueleto robótico está destinado a ayudar a los pacientes con accidente cerebrovascular a fortalecer su estado físico, ayudar al entrenamiento de rehabilitación de pacientes paralíticos o ayudar a aquellos que necesitan ayuda para realizar las actividades diarias.
Los robots de exoesqueleto no son nuevos: se han estudiado ampliamente y muchos diseños se han centrado en las extremidades inferiores. El enfoque de este equipo se centró en la articulación de la rodilla, uno de los sistemas mecánicos más complejos dentro del cuerpo humano y un jugador críticodurante la marcha.
El movimiento de la articulación de la rodilla es accionado por varios músculos esqueléticos a lo largo de sus superficies articulares, y su centro de rotación se mueve. Los investigadores se preguntaron si un mecanismo paralelo similar a los músculos esqueléticos sería útil para diseñar una articulación de rodilla biónica.
"Nuestro nuevo diseño presenta una articulación de rodilla paralela para mejorar la bioimitabilidad y adaptabilidad del exoesqueleto", explicó Weihai Chen, profesor de la Facultad de Ciencias de la Automatización e Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Beihang, en Beijing, China.
Específicamente, el exoesqueleto del equipo toca una estructura cinemática híbrida en serie-paralela que consiste en un módulo de articulación de cadera de 1 grado de libertad DOF y un módulo de articulación de rodilla 2-DOF en el plano sagital. Y un mecanismo paralelo plano de 2-DOFayuda a acomodar completamente el movimiento de la rodilla humana, lo que permite la rotación y el deslizamiento relativo.
La transparencia del movimiento es crítica cuando se usa un robot para la rehabilitación de la marcha. En otras palabras: cuando se usa el exoesqueleto, su movimiento debe estar sincronizado y ser coherente con el movimiento natural del paciente.
"Si no, ejerce fuerzas adicionales sobre la articulación humana", dijo Chen. "Y esta fuerza adicional causa incomodidad al paciente y movimientos antinaturales".
Entonces, el equipo se centró en el diseño mecánico biónico para lograr este objetivo.
"Para mejorar la transparencia del robot, estudiamos la estructura del cuerpo humano, luego construimos nuestro modelo basado en un diseño biométrico del exoesqueleto de la extremidad inferior", continuó Chen.
Este diseño es el primer uso conocido de un mecanismo paralelo en la articulación de la rodilla para imitar los músculos esqueléticos. "Nuestro diseño va más allá de resolver el problema de transparencia en la articulación de la rodilla, y es una estructura simple", agregó Chen. "A diferencia de la mayoríaexoesqueletos anteriores, que simplificaron la articulación de la rodilla como una articulación pin, la nuestra proporciona 2 DOF para que el movimiento del exoesqueleto sea consistente con el movimiento natural del paciente ".
En cuanto a sus aplicaciones, el papel principal del exoesqueleto será ayudar a los pacientes con accidente cerebrovascular o lesiones de la médula espinal con su rehabilitación.
"Planeamos simplificarlo para que se pueda llevar puesto y proporcionar una experiencia de entrenamiento cómoda", dijo Chen. "Nuestro equipo también está desarrollando juegos de realidad virtual para ayudar a que el proceso de entrenamiento sea más agradable".
El equipo está explorando el control de su exoesqueleto a través de la señal de electromiografía EMG de los pacientes, que registra la actividad eléctrica producida por los músculos esqueléticos, para que participen más activamente en su entrenamiento.
"Podemos obtener la intención de movimiento del electroencefalograma EEG de un paciente, señales cerebrales, y usarlo para controlar directamente el exoesqueleto", explicó Chen. "Estas mejoras deberían permitir un control fácil y hacer que el exoesqueleto actúe como parte deel cuerpo humano."
El siguiente paso para el equipo es colaborar con los hospitales, porque probar el robot con los pacientes puede proporcionar comentarios críticos de los pacientes y los médicos.
"También nos gustaría comercializarlo en el futuro cercano, por lo que estaremos trabajando para hacer que la apariencia del robot sea más elegante y mejorar la interfaz de usuario para que sea más fácil de usar", señaló Chen.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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