BLUE SABINO: Desarrollo de un exoesqueleto bilateral de extremidad superior para la evaluación simultánea de la salida biomecánica y neuromuscular
Autores: Bitikofer, Christopher K.; Rueda Parra, Sebastian; Maura, Rene; Wolbrecht, Eric T.; Perry, Joel C.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
BLUE SABINO: Desarrollo de un exoesqueleto bilateral de extremidad superior para la evaluación simultánea de la salida biomecánica y neuromuscular
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Función del brazo
Función de la mano
Discapacidad neurológica
Evaluación
Biomecánica
Neuromuscular
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
La función del brazo y la mano desempeña un papel crítico en la finalización exitosa de las tareas cotidianas. La pérdida de función debido a discapacidades neurológicas impacta la vida de millones de personas en todo el mundo. A pesar de las mejoras en la capacidad de evaluar y rehabilitar los déficits del brazo, el conocimiento sobre las fuentes subyacentes de la discapacidad y las secuelas relacionadas sigue siendo limitado. La evaluación integral de la función requiere la medición tanto de los contribuyentes biomecánicos como neuromusculares al rendimiento durante la realización de tareas que a menudo utilizan múltiples articulaciones y abarcan espacios de trabajo tridimensionales. Hasta donde sabemos, la complejidad del movimiento y la diversidad de medidas requeridas están más allá de las capacidades de los sistemas de evaluación existentes. Para cerrar las brechas actuales en la capacidad de evaluación, se ha desarrollado un nuevo instrumento de exoesqueleto con una evaluación bilateral integral en mente. El desarrollo del Exoesqueleto Bilateral de Miembros Superiores para la Evaluación Simultánea de Salida Biomecánica y Neuromuscular (BLUE SABINO) se expande sobre iteraciones anteriores hacia la evaluación completa del brazo durante tareas de alcance y agarre a través del desarrollo de un sistema de doble brazo y doble mano, con 9 grados de libertad activos por brazo y 12 grados de libertad (seis activos, seis pasivos) por mano. Las articulaciones son impulsadas por motores eléctricos controlados por un sistema de control en tiempo real con entrada de sensores de fuerza y fuerza/torque ubicados en todos los puntos de conexión entre el usuario y el exoesqueleto. Las bios señales de electromiografía y electroencefalografía pueden medirse simultáneamente para proporcionar información sobre el rendimiento neurológico durante tareas unimanuales o bimanuales que involucran el alcance y agarre del brazo. Los compromisos de diseño logran un rendimiento casi humano en velocidad y fuerza del exoesqueleto, con una medición posicional en la muñeca que tiene un error de menos de 2 mm y soporta un rango de movimiento aproximadamente equivalente al del humano del percentil 50. La ajustabilidad del sistema en altura del asiento, ancho de los hombros, longitud del brazo y ancho de la ortesis acomoda a sujetos desde aproximadamente la mujer del percentil 5 hasta el hombre del percentil 95. La integración entre la actuación de precisión, la detección de fuerza-torque en la interacción humano-robot y los sistemas de adquisición de biosignales proporciona con éxito la medición simultánea del movimiento humano y la función neurológica. El diseño bilateral permite su uso con discapacidades del lado izquierdo o derecho, así como comparaciones de rendimiento intra-sujeto. Con el instrumento resultante, los autores planean investigar los correlatos neuronales y fisiológicos subyacentes de la función del brazo, la discapacidad, el aprendizaje y la recuperación.
Descripción
La función del brazo y la mano desempeña un papel crítico en la finalización exitosa de las tareas cotidianas. La pérdida de función debido a discapacidades neurológicas impacta la vida de millones de personas en todo el mundo. A pesar de las mejoras en la capacidad de evaluar y rehabilitar los déficits del brazo, el conocimiento sobre las fuentes subyacentes de la discapacidad y las secuelas relacionadas sigue siendo limitado. La evaluación integral de la función requiere la medición tanto de los contribuyentes biomecánicos como neuromusculares al rendimiento durante la realización de tareas que a menudo utilizan múltiples articulaciones y abarcan espacios de trabajo tridimensionales. Hasta donde sabemos, la complejidad del movimiento y la diversidad de medidas requeridas están más allá de las capacidades de los sistemas de evaluación existentes. Para cerrar las brechas actuales en la capacidad de evaluación, se ha desarrollado un nuevo instrumento de exoesqueleto con una evaluación bilateral integral en mente. El desarrollo del Exoesqueleto Bilateral de Miembros Superiores para la Evaluación Simultánea de Salida Biomecánica y Neuromuscular (BLUE SABINO) se expande sobre iteraciones anteriores hacia la evaluación completa del brazo durante tareas de alcance y agarre a través del desarrollo de un sistema de doble brazo y doble mano, con 9 grados de libertad activos por brazo y 12 grados de libertad (seis activos, seis pasivos) por mano. Las articulaciones son impulsadas por motores eléctricos controlados por un sistema de control en tiempo real con entrada de sensores de fuerza y fuerza/torque ubicados en todos los puntos de conexión entre el usuario y el exoesqueleto. Las bios señales de electromiografía y electroencefalografía pueden medirse simultáneamente para proporcionar información sobre el rendimiento neurológico durante tareas unimanuales o bimanuales que involucran el alcance y agarre del brazo. Los compromisos de diseño logran un rendimiento casi humano en velocidad y fuerza del exoesqueleto, con una medición posicional en la muñeca que tiene un error de menos de 2 mm y soporta un rango de movimiento aproximadamente equivalente al del humano del percentil 50. La ajustabilidad del sistema en altura del asiento, ancho de los hombros, longitud del brazo y ancho de la ortesis acomoda a sujetos desde aproximadamente la mujer del percentil 5 hasta el hombre del percentil 95. La integración entre la actuación de precisión, la detección de fuerza-torque en la interacción humano-robot y los sistemas de adquisición de biosignales proporciona con éxito la medición simultánea del movimiento humano y la función neurológica. El diseño bilateral permite su uso con discapacidades del lado izquierdo o derecho, así como comparaciones de rendimiento intra-sujeto. Con el instrumento resultante, los autores planean investigar los correlatos neuronales y fisiológicos subyacentes de la función del brazo, la discapacidad, el aprendizaje y la recuperación.