Sistema inalámbrico de captura de movimiento para rehabilitación de miembros superiores
Autores: Tsilomitrou, Ourania; Gkountas, Konstantinos; Evangeliou, Nikolaos; Dermatas, Evangelos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Sistema inalámbrico de captura de movimiento para rehabilitación de miembros superiores
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Sistema de sensor inalámbrico
Rehabilitación de miembro superior
Nodo de sensor de captura de movimiento
9 grados de libertad
Modelo biomecánico
Modelo cinemático
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo está dedicado a la presentación de una implementación de un Sistema de Sensores Inalámbricos para la rehabilitación de miembros superiores, que funciona como un sistema complementario para la supervisión del progreso de un paciente durante los ejercicios de rehabilitación. Un nodo de sensor de captura de movimiento rentable compuesto por una Unidad de Medición Inercial (IMU) de 9 Grados de Libertad (DoF) se monta en los segmentos del miembro superior del paciente y envía de forma inalámbrica las señales medidas correspondientes a una estación base. La orientación del sensor y el movimiento de los segmentos individuales del miembro superior en el espacio tridimensional (3D) se derivan procesando los datos crudos de los sensores. Para este último propósito, se utiliza un modelo biomecánico que se asemeja a un modelo cinemático de un brazo robótico basado en la configuración Denavit-Hartenberg (DH) para aproximar en tiempo real los movimientos del miembro superior. Los ángulos de las articulaciones del modelo del miembro superior se estiman a partir de los ángulos de orientación extraídos del nodo del sensor. Los resultados experimentales de un humano realizando ejercicios comunes de rehabilitación utilizando el nodo de sensor de captura de movimiento propuesto se comparan con los que utilizan un sensor listo para usar. Esta comparación resulta en tasas de error muy bajas con el error cuadrático medio (RMSE) siendo aproximadamente m.
Descripción
Este trabajo está dedicado a la presentación de una implementación de un Sistema de Sensores Inalámbricos para la rehabilitación de miembros superiores, que funciona como un sistema complementario para la supervisión del progreso de un paciente durante los ejercicios de rehabilitación. Un nodo de sensor de captura de movimiento rentable compuesto por una Unidad de Medición Inercial (IMU) de 9 Grados de Libertad (DoF) se monta en los segmentos del miembro superior del paciente y envía de forma inalámbrica las señales medidas correspondientes a una estación base. La orientación del sensor y el movimiento de los segmentos individuales del miembro superior en el espacio tridimensional (3D) se derivan procesando los datos crudos de los sensores. Para este último propósito, se utiliza un modelo biomecánico que se asemeja a un modelo cinemático de un brazo robótico basado en la configuración Denavit-Hartenberg (DH) para aproximar en tiempo real los movimientos del miembro superior. Los ángulos de las articulaciones del modelo del miembro superior se estiman a partir de los ángulos de orientación extraídos del nodo del sensor. Los resultados experimentales de un humano realizando ejercicios comunes de rehabilitación utilizando el nodo de sensor de captura de movimiento propuesto se comparan con los que utilizan un sensor listo para usar. Esta comparación resulta en tasas de error muy bajas con el error cuadrático medio (RMSE) siendo aproximadamente m.