Diseño y Optimización de Dimensiones de Robots de Rehabilitación de Mano Rígido-Blando
Autores: Zhang, Rui; Ning, Meng; Wang, Yuqian; Yang, Jun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño y Optimización de Dimensiones de Robots de Rehabilitación de Mano Rígido-Blando
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Población
Tecnologías de rehabilitación
Soluciones robóticas
Sistema de visión por computadora
Algoritmo de colonia de abejas artificial
Simulaciones de elementos finitos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
La creciente población de pacientes con disfunción de la mano requiere tecnologías avanzadas de rehabilitación. Las soluciones robóticas actuales enfrentan limitaciones en la compatibilidad de movimiento y en los marcos de diseño sistemático. Este estudio desarrolla un robot de rehabilitación de acoplamiento rígido-blando que integra mecanismos de enlace con componentes blandos. Un sistema de visión por máquina captura trayectorias de agarre natural, analizadas a través de regresión polinómica. La modelización de restricciones jerárquicas y un algoritmo mejorado de colonia de abejas artificiales optimizan las dimensiones de los enlaces y las estrategias de control, logrando una mejor coincidencia cinemática entre el humano y el robot. Simulaciones de elementos finitos utilizando un modelo hiperelástico de Yeoh refinan la geometría de los componentes blandos para equilibrar la conformidad y la coordinación. La validación del prototipo demuestra un seguimiento de trayectoria de alta precisión, agarre de objetos de 20 a 70 mm y fuerzas de yema de dedo estables durante el entrenamiento. Los resultados experimentales confirman la capacidad del sistema para replicar patrones de movimiento fisiológicos y adaptarse a múltiples escenarios de rehabilitación.
Descripción
La creciente población de pacientes con disfunción de la mano requiere tecnologías avanzadas de rehabilitación. Las soluciones robóticas actuales enfrentan limitaciones en la compatibilidad de movimiento y en los marcos de diseño sistemático. Este estudio desarrolla un robot de rehabilitación de acoplamiento rígido-blando que integra mecanismos de enlace con componentes blandos. Un sistema de visión por máquina captura trayectorias de agarre natural, analizadas a través de regresión polinómica. La modelización de restricciones jerárquicas y un algoritmo mejorado de colonia de abejas artificiales optimizan las dimensiones de los enlaces y las estrategias de control, logrando una mejor coincidencia cinemática entre el humano y el robot. Simulaciones de elementos finitos utilizando un modelo hiperelástico de Yeoh refinan la geometría de los componentes blandos para equilibrar la conformidad y la coordinación. La validación del prototipo demuestra un seguimiento de trayectoria de alta precisión, agarre de objetos de 20 a 70 mm y fuerzas de yema de dedo estables durante el entrenamiento. Los resultados experimentales confirman la capacidad del sistema para replicar patrones de movimiento fisiológicos y adaptarse a múltiples escenarios de rehabilitación.