Reduciendo la cinemática de la mano al introducir dependencias intra-dedo orientadas al agarre
Autores: Bazina, Tomislav; Maua, Goran; Zelenika, Saa; Kamenar, Ervin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Reduciendo la cinemática de la mano al introducir dependencias intra-dedo orientadas al agarre
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Funciones de la mano
Robótica de rehabilitación
Actividades de la vida diaria
Tareas de agarre preciso
Reducción cinemática
Flexión/extensión de los dedos.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
La pérdida de funciones de la mano, que a menudo se manifiesta en forma de debilidad o espasticidad debido a condiciones como el accidente cerebrovascular o la esclerosis múltiple, plantea desafíos para realizar actividades de la vida diaria (AVD). El amplio campo de la robótica de rehabilitación proporciona las herramientas y el conocimiento necesarios para implementar terapias restaurativas eficientes. Estas terapias tienen como objetivo mejorar la funcionalidad de la mano con una intervención mínima del terapeuta. Sin embargo, la mano humana ha evolucionado para diversas tareas de agarre de precisión y potencia, con su anatomía intrincada que presenta un gran número de grados de libertad, hasta 31, lo que dificulta su modelado en muchos escenarios de rehabilitación. En el proceso de diseño de dispositivos protésicos, guantes instrumentados y dispositivos de rehabilitación, existe una clara necesidad de obtener modelos de mano simplificados orientados a la rehabilitación sin comprometer su representatividad en la población. Aquí es donde el concepto de reducción cinemática, centrado en agarres específicos, se vuelve esencial. Así, el objetivo de este estudio es descubrir las dependencias intra-digitales durante la flexión/extensión de los dedos mediante el análisis de una base de datos integral que contiene trayectorias registradas para 23 movimientos funcionales diferentes relacionados con las AVD, involucrando a 77 sujetos de prueba. La fase inicial implica la manipulación de datos, seguida de un análisis de correlación destinado a seleccionar 116 relaciones de dependencia-movimiento en todos los agarres. Luego se aplica un modelo lineal generalizado regularizado para seleccionar predictores no correlacionados, mientras que un modelo de efectos mixtos lineales, con reducciones basadas tanto en la significancia del predictor como en el tamaño del efecto, se utiliza para modelar las dependencias. Como paso final, se realiza un agrupamiento aglomerativo de modelos para facilitar aún más la flexibilidad en los compromisos en la precisión/reducción del modelo de mano, permitiendo el modelado de las extensiones de flexión de los dedos utilizando solo de 5 a 15 grados de libertad.
Descripción
La pérdida de funciones de la mano, que a menudo se manifiesta en forma de debilidad o espasticidad debido a condiciones como el accidente cerebrovascular o la esclerosis múltiple, plantea desafíos para realizar actividades de la vida diaria (AVD). El amplio campo de la robótica de rehabilitación proporciona las herramientas y el conocimiento necesarios para implementar terapias restaurativas eficientes. Estas terapias tienen como objetivo mejorar la funcionalidad de la mano con una intervención mínima del terapeuta. Sin embargo, la mano humana ha evolucionado para diversas tareas de agarre de precisión y potencia, con su anatomía intrincada que presenta un gran número de grados de libertad, hasta 31, lo que dificulta su modelado en muchos escenarios de rehabilitación. En el proceso de diseño de dispositivos protésicos, guantes instrumentados y dispositivos de rehabilitación, existe una clara necesidad de obtener modelos de mano simplificados orientados a la rehabilitación sin comprometer su representatividad en la población. Aquí es donde el concepto de reducción cinemática, centrado en agarres específicos, se vuelve esencial. Así, el objetivo de este estudio es descubrir las dependencias intra-digitales durante la flexión/extensión de los dedos mediante el análisis de una base de datos integral que contiene trayectorias registradas para 23 movimientos funcionales diferentes relacionados con las AVD, involucrando a 77 sujetos de prueba. La fase inicial implica la manipulación de datos, seguida de un análisis de correlación destinado a seleccionar 116 relaciones de dependencia-movimiento en todos los agarres. Luego se aplica un modelo lineal generalizado regularizado para seleccionar predictores no correlacionados, mientras que un modelo de efectos mixtos lineales, con reducciones basadas tanto en la significancia del predictor como en el tamaño del efecto, se utiliza para modelar las dependencias. Como paso final, se realiza un agrupamiento aglomerativo de modelos para facilitar aún más la flexibilidad en los compromisos en la precisión/reducción del modelo de mano, permitiendo el modelado de las extensiones de flexión de los dedos utilizando solo de 5 a 15 grados de libertad.