Un exoesqueleto de mano extremadamente liviano y portátil puede algún día ayudar a los discapacitados físicos con la vida diaria. Estas son las esperanzas del científico de la EPFL Luca Randazzo que está desarrollando el exoesqueleto con la silla Defitech en la interfaz cerebro-máquina dirigida por José del R. MillánLos resultados se publican en la edición de enero de IEEE Robotics and Automation Letters .
Su laboratorio en Campus Biotech en Ginebra está equipado con máquinas de andar y exoesqueletos comerciales para ayudar a caminar, pero Randazzo comenzó con los rudimentos. "Cuando llegué al laboratorio, lo primero que agregué fue una máquina de coser para poder desarrollardispositivos portátiles ", explica.
El exoesqueleto es ligero, portátil y adaptable
Fácilmente y rápidamente atado a las articulaciones con Velcro, los pacientes están equipados con el exoesqueleto de la mano en solo unos minutos. Los cables de metal actúan como tendones suaves a lo largo de la parte posterior de cada dedo, dejando la palma libre para maximizar las sensacionessentido por la mano. Un paquete de cofre contiene motores que pueden empujar y tirar de los diferentes cables, flexionando los dedos cuando se empujan los cables y extendiéndolos cuando se tira.
El exoesqueleto es adaptable por diseño, de modo que la interfaz de control se puede elegir de acuerdo con la capacidad física residual del paciente. La interfaz de control se puede elegir entre una amplia variedad de sistemas, desde el monitoreo del movimiento ocular para los paralíticos graves, a las interfaces de voz basadas en teléfonos inteligentes, la actividad muscular residual de la extremidad dañada, hasta la lectura de la actividad de las ondas cerebrales con un auricular.
La señal cerebral inesperada mejora el control del exoesqueleto
Los científicos decidieron buscar el control de las ondas cerebrales del exoesqueleto a través de un auricular EEG que mide las ondas cerebrales de los usuarios mientras usaban el exoesqueleto. Descubrieron que los movimientos de las manos inducidos por el dispositivo provocan patrones cerebrales típicos de los movimientos sanos de las manos. Perotambién descubrió que los movimientos de las manos inducidos por el exoesqueleto combinados con una interfaz cerebro-máquina impulsada por el usuario conducen a patrones cerebrales peculiares que en realidad podrían facilitar el control del dispositivo.
La parte del cerebro que controla el movimiento del cuerpo se llama corteza motora, que de hecho se divide en el lado izquierdo y derecho. La corteza motora derecha se activa principalmente durante el control de la mano izquierda, y viceversa, una propiedad del sistema nervioso llamada control contralateral, contra por opuesto, lateral por lado.
Como era de esperar, los científicos observaron esta actividad de ondas cerebrales contralaterales en personas que recibieron pasivamente el movimiento de las manos por el exoesqueleto. Pero también notaron que, cuando se les pidió a los sujetos que controlaran el exoesqueleto de las manos con sus ondas cerebrales, también se observaron patrones consistentes del mismo ladosurgió en los datos de ondas cerebrales.
En otras palabras, cuando se les pidió a estas personas que pensaran activamente en mover el exoesqueleto, la parte del cerebro que normalmente piensa en controlar la mano opuesta también fue solicitada en el cerebro.
Los científicos creen que esta actividad cerebral que surge de la combinación de control voluntario y retroalimentación coherente proporcionada por el dispositivo podría explotarse para mejorar el control cerebral de estos dispositivos.
"Este control mejorado del exoesqueleto de la mano con la actividad de las ondas cerebrales se debe probablemente a una mayor participación de los sujetos facilitada por la rica retroalimentación sensorial proporcionada por la naturaleza de nuestro exoesqueleto", explica Millán. "La retroalimentación es proporcionada por la percepción de la posición del usuarioy movimiento de la mano, y esta propiocepción es esencial "
Hasta ahora, el exoesqueleto de la mano se ha probado con pacientes con discapacidades debido a derrames cerebrales y lesiones de la médula espinal. Los siguientes pasos consisten en mejorar el sistema con fines de asistencia, para realizar tareas en el hogar o incluso como una herramienta para la rehabilitación.
"La esperanza es que al combinar interfaces hombre-máquina sin interrupciones y dispositivos portátiles, este tipo de sistemas podría permitir y promover el uso funcional en tareas diarias significativas", agrega Randazzo.
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Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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