Análisis de controlador de impedancia para una máquina de rehabilitación de tobillo de dos grados de libertad con interacciones de juego serio
Autores: Cirilo-Piñon, Oscar I.; Barrera-Sánchez, Agustín; Guzmán-Valdivia, Cesar H.; Adam-Medina, Manuel; Campos-Amezcua, Rafael; Blanco-Ortega, Andrés; Martínez-Mata, Arturo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis de controlador de impedancia para una máquina de rehabilitación de tobillo de dos grados de libertad con interacciones de juego serio
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Esguince de tobillo
Rehabilitación
Robótica
Control de impedancia
Juegos serios
Control PD
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Un esguince de tobillo puede ser causado por actividades diarias como correr, caminar o practicar deportes. En muchos casos, el tobillo del paciente sufre daños graves o permanentes que requieren rehabilitación para volver a su estado inicial. Gracias a los avances tecnológicos, la robótica ha permitido el desarrollo de máquinas que generan movimientos precisos, eficientes y seguros. Además, estas máquinas son manipuladas por un control específico dependiendo del objetivo de rehabilitación. El control de impedancia se utiliza en máquinas de rehabilitación de tobillo para rehabilitación de tipo activo-resistivo, donde el paciente participa ejerciendo una fuerza sobre la máquina repetidamente. Los juegos serios son un ejemplo de una actividad donde el paciente puede interactuar con un videojuego mientras se rehabilita. Actualmente, la mayoría de las máquinas que involucran control de impedancia y están dirigidas a aplicaciones de juegos serios están compuestas mecánicamente por un grado de libertad, por lo que la adición de otro grado es una novedad. Este documento presenta resultados de simulación comparando diferentes controles de impedancia reportados en la literatura para determinar la mejor opción para aplicar una máquina de rehabilitación de tobillo de 2 grados de libertad utilizando juegos serios. Los resultados obtenidos se presentan comparándolos según la fuerza aplicada a la máquina de rehabilitación (emulando el comportamiento de un paciente). De los controladores de impedancia analizados para movimientos horizontales (abducción/aducción) y verticales (dorsiflexión/plantarflexión) en la máquina de rehabilitación, se determinó que el control PD, que considera algunos parámetros mecánicos, presenta un mejor rendimiento. Con este controlador, se generan movimientos angulares rápidos y suaves, mientras que el consumo de energía cinética se mantiene en un rango bajo, proporcional a las fuerzas aplicadas, en comparación con los otros controles de impedancia analizados.
Descripción
Un esguince de tobillo puede ser causado por actividades diarias como correr, caminar o practicar deportes. En muchos casos, el tobillo del paciente sufre daños graves o permanentes que requieren rehabilitación para volver a su estado inicial. Gracias a los avances tecnológicos, la robótica ha permitido el desarrollo de máquinas que generan movimientos precisos, eficientes y seguros. Además, estas máquinas son manipuladas por un control específico dependiendo del objetivo de rehabilitación. El control de impedancia se utiliza en máquinas de rehabilitación de tobillo para rehabilitación de tipo activo-resistivo, donde el paciente participa ejerciendo una fuerza sobre la máquina repetidamente. Los juegos serios son un ejemplo de una actividad donde el paciente puede interactuar con un videojuego mientras se rehabilita. Actualmente, la mayoría de las máquinas que involucran control de impedancia y están dirigidas a aplicaciones de juegos serios están compuestas mecánicamente por un grado de libertad, por lo que la adición de otro grado es una novedad. Este documento presenta resultados de simulación comparando diferentes controles de impedancia reportados en la literatura para determinar la mejor opción para aplicar una máquina de rehabilitación de tobillo de 2 grados de libertad utilizando juegos serios. Los resultados obtenidos se presentan comparándolos según la fuerza aplicada a la máquina de rehabilitación (emulando el comportamiento de un paciente). De los controladores de impedancia analizados para movimientos horizontales (abducción/aducción) y verticales (dorsiflexión/plantarflexión) en la máquina de rehabilitación, se determinó que el control PD, que considera algunos parámetros mecánicos, presenta un mejor rendimiento. Con este controlador, se generan movimientos angulares rápidos y suaves, mientras que el consumo de energía cinética se mantiene en un rango bajo, proporcional a las fuerzas aplicadas, en comparación con los otros controles de impedancia analizados.