Diseño y Evaluación Preliminar de un Exoesqueleto de Dedo Blando Controlado por Fuerza de Agarre Isométrica
Autores: Sanders, Quentin; Reinkensmeyer, David J.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño y Evaluación Preliminar de un Exoesqueleto de Dedo Blando Controlado por Fuerza de Agarre Isométrica
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Exoesqueletos de mano
Función de extremidades superiores
Accidente cerebrovascular
Seguimiento de la fuerza de agarre
Mecanismo compliant
Estrategia de control de fuerza
Dígitos 3-5
Agarre de pinza
Impedancia de salida
Fuerza de salida
Intuitividad
Preferencias del usuario
Sensibilidad a la fuerza
Modo de operación
Fuerza de flexión
Dedo índice
Frecuencia de movimiento
Participantes con discapacidad neurológica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Los exoesqueletos de mano son soluciones potenciales para mejorar la función de las extremidades superiores después de un accidente cerebrovascular, sin embargo, lograr un control intuitivo sigue siendo un desafío. Recientemente mostramos que el seguimiento de la fuerza de agarre isométrica se conserva después de un accidente cerebrovascular, proporcionando una posible fuente de control para un exoesqueleto de mano. En este estudio, desarrollamos un exoesqueleto de mano con un mecanismo blando y compliant y una nueva estrategia de control de fuerza que aprovecha el control de la fuerza de agarre isométrica de los dígitos 3-5 para controlar un agarre de pinza entre el índice y el pulgar. Primero presentamos la caracterización de la impedancia de salida de los mecanismos compliant (34.77 N/m) y la fuerza de salida (2.3 +/- 0.57 N). Luego presentamos los resultados de un estudio que evaluó la intuición de la estrategia durante una tarea de agarre-levantar-mover en diez individuos no afectados. De cuatro individuos no afectados también recopilamos preferencias de los usuarios sobre la sensibilidad de la fuerza y el modo de operación, donde en un modo la fuerza de flexión de los dígitos 3-5 causaba el cierre del dedo índice, mientras que en el otro modo causaba la apertura del dedo índice. La estrategia resultó ser intuitiva, mejorando la frecuencia de movimiento en la tarea de agarre-levantar-mover en un 30%. Los usuarios prefirieron una mayor sensibilidad de la fuerza y utilizar la fuerza de flexión de los dígitos 3-5 para impulsar la extensión del dedo índice. La estrategia de control de fuerza incorporada en el exoesqueleto muestra promesas que justifican una mayor investigación en participantes con discapacidades neurológicas.
Descripción
Los exoesqueletos de mano son soluciones potenciales para mejorar la función de las extremidades superiores después de un accidente cerebrovascular, sin embargo, lograr un control intuitivo sigue siendo un desafío. Recientemente mostramos que el seguimiento de la fuerza de agarre isométrica se conserva después de un accidente cerebrovascular, proporcionando una posible fuente de control para un exoesqueleto de mano. En este estudio, desarrollamos un exoesqueleto de mano con un mecanismo blando y compliant y una nueva estrategia de control de fuerza que aprovecha el control de la fuerza de agarre isométrica de los dígitos 3-5 para controlar un agarre de pinza entre el índice y el pulgar. Primero presentamos la caracterización de la impedancia de salida de los mecanismos compliant (34.77 N/m) y la fuerza de salida (2.3 +/- 0.57 N). Luego presentamos los resultados de un estudio que evaluó la intuición de la estrategia durante una tarea de agarre-levantar-mover en diez individuos no afectados. De cuatro individuos no afectados también recopilamos preferencias de los usuarios sobre la sensibilidad de la fuerza y el modo de operación, donde en un modo la fuerza de flexión de los dígitos 3-5 causaba el cierre del dedo índice, mientras que en el otro modo causaba la apertura del dedo índice. La estrategia resultó ser intuitiva, mejorando la frecuencia de movimiento en la tarea de agarre-levantar-mover en un 30%. Los usuarios prefirieron una mayor sensibilidad de la fuerza y utilizar la fuerza de flexión de los dígitos 3-5 para impulsar la extensión del dedo índice. La estrategia de control de fuerza incorporada en el exoesqueleto muestra promesas que justifican una mayor investigación en participantes con discapacidades neurológicas.