Andadores Activos
Andadores rodantes de dirección y/o tracción asistidas mediante instrumentación “inteligente” y fuente energética adicional (baterias). Deterioro severo de movilidad física con eventual pérdida sensorial (visión)
Función:
soporte y empuje,
guía
híbrido
Incorporación de motores, sensores y ciertos elementos electrónicos de control.
Objetivo: dotar de un instrumento de movilidad a pacientes en cama o en silla de ruedas que no son capaces de usar andadores convencionales. Complementario a barras paralelas, inmersión en agua, con menor coste de intervención terapeuta y menor riesgo.
Ventajas de la deambulación: sicológicas (autoestima), sociales de relación (posición vertical y desplazamiento) y fisiológicas (aumento de actividad musculoesquelética, neurológica y sensorial, evitación de problemas urológicos, digestivos, úlceras y otros). MAYOR INDEPENDENCIA
Técnicas en Andadores Activos
Algoritmos inteligentes de control, control robusto
Sistemas sensoriales exteroceptivos (láser, US, IR, visión, odometría…)
Estrategias de navegación y evitación de obstáculos
Interfaces hombre-andador por fuerza de agarre y empuje (intención) con distintos principios de medida (muelles-encoders, …)
Algunos ejemplos de desarrollos:
Care-O-Bot
PAM-AID
VA-PAMAID
PAMM
MARC, Hitachi, KAIST…
ASAS
MARC(Eldecare Robot)
Medical Automation Research Center- Univ. Virginia.
Sobre andador comercial de 3 ruedas:
sonar y láser, codificadores en
tres ruedas. Medida de fuerza en
puños: estimación de intenciones.
No avance motorizado,
solo control de dirección.
Controlador por agente inteligente,
determina la trayectoria a partir
datos de intenciones del usuario,
historia, posición y orientación y
genera un modelo de la ruta más
segura.
Control humano (modo normal),
el controlador toma el control cuando
prevé una colisión .
PAM-AID (Personal Adaptive Mobility Aid)
Población mayor fisicamente débil y deficiente visual (20%, mayores de 65 años).
Proyecto EU (Trinity College- Dublin)
Varios prototipos. Versión evolucionada, fabricada por Haptica.
Estructura convencional de 4 ruedas y un manillar de guiado.
Pruebas en el NCBIreland.
El sensores ultrasónicos y láser central + odométria y fuerza en el manillar.
Modos de conducción: control humano (comunicación por voz) o semiautomático (evita obstáculos).
VA-PAMAID
Care-O-bot (IPA- Fraunhofer- Stugart)
Tres prototipos evolucionados.
Unido al usuario mediante dos barras interactivas con sensores de fuerza en sus empuñaduras. I
Técnicas odométricas
Navegación modo más complejo “destino prefijado”: métodos reactivos de evitación de obstáculos con planificación de trayectorias con láser de barrido y entradas del usuario.
Aplicaciones domésticas y en museos
—–
Andador-”sentador”
ASASAndador Seudorobótico de Alta Seguridad
IAI-CSIC/ Forta/ Sogealba
Objetivos:
Aumento de la estabilidad y del soporte de la masa corporal.
Mejora del patrón de movilidad.
Disminución del esfuerzo de empuje.
Mayor facilidad y seguridad del control humano del sistema rodante.
Diseño de la estructura del andador:
Apoyo de antebrazos y manos
Aumento de la base
Aumento de fricción de la superficie de contacto de las ruedas.
Motorización independiente de las ruedas traseras.
Control electrónico ajustable de la velocidad
Eliminación de frenos.
Dirección por accionamento selectivo de un motor u otro.
Incorporación de sensores de posición relativa y seguimiento.
ASAS
PRUEBAS:
Interiores: Pasillos, cambios de
Dirección, cruces, puertas…
Exteriores: rampas, obstáculos,
Viandantes, suelo irregular…
Protocolo: mejoras objetivas/
Subjetivas.
(SOGEALBA)
4. Plataformas Estáticas Rehabilitadoras
Objetivo:
ayudar y entrenar al uso del sistema musculoesquelético para recuperación del mismo y de las habilidades de coordinación sicomotoras en general, especialmente relacionadas con los movimientos de marcha. (remo, bicicleta, cinta sin fin-suspensión controlada…)
aumento de la actividad metabólica y consumo de oxígeno, reduciendo riegos cardiovasculares, renales, pulmonares y de infecciones.
Población: lesionados medulares, ELA…
Ejemplos:
Concept2. Sistema de ejercicio natural de extremidades superiores y tronco, con estimulación eléctrica funcional en extremidades inferiores.(remo+bici)
Kamnik-Williamson “robot de ayuda al levantamiento” con FES, medida de fuerzas y realimentación al usuario.
5. Ortoprotésis de miembro inferior.La marcha humana
5. Ortoprotésica de miembro inferior
A. PRÓTESIS : Restauración de una función tras amputación.
Niveles de Amputación:
Pie
Transtibial
Rodilla
Transfemoral
Desarticulación de Cadera
Prótesis de miembro inferior
Prótesis clásicas
Amputación de fémur (1868 – guerra civil EEUU)
Prótesis de pie
Complejidad en función de los grados de movilidad y la imitación de la función articular.
Estado del arte: Pies prostéticos de “respuesta dinámica”
Ejemplo: FlexFoot (Multiaxial y retorno de energía)
Prótesis de rodilla (1)
Articulación de la rodilla:
Respuesta a la carga
Absorción de impacto
Fuerza estabilizadora
Flexión controlada
Estado del arte / Categorías:
Bloqueo manual: Prótesis más estable disponible
Fricción constante: permite una única velocidad de marcha en terreno plano
Control de apoyo: Alta estabilidad, sólo permite la flexión una vez se ha transmitido el peso a la pierna no protésica
Prótesis de rodilla (2)
Estado del arte / Categorías: (continuación)
Hidráulicas:
Prescrita a pacientes con capacidad de marcha diferentes velocidades.
Control voluntario
Prótesis de rodilla (3)
– Soluciones Activas:
C-LEG (Otto Bock):
Control automático de la rodilla.
Autonomía funcional.
Alta seguridad en fase de apoyo y oscilación controlada
Terrenos inclinados, escaleras, rampas
Potencial y tiempo de uso: velocidades hasta 5 kph y 5 km en un día.
RHEO KNEE (OSSUR)
Actuador Magnetoreológico
Principio: Imitación del trabajo muscular excéntrico
Sensores: Rotación y distribución del peso.
Tipo de Control: reactivo
Prótesis de rodilla (3)
Biónica: Power Knee
Fuente de Potencia Electromecánica
Inteligencia artificial
Sensores: fuerza, rotación articular
Estado: Prototipo en desarrollo
Principio: Imitación de acción muscular: excéntrica + concéntrica
Tipo de Control: Predictivo
Ortoprotésica de miembro inferior
B. ORTESIS : Restauración de una función ante enfermedades ortopédicas y neurológicas
Patologías:
Polio
Parálisis cerebral
Accidente cerebro vascular
(terapéutico).
Esclerosis múltiple
Propósitos:
Corrección
Estabilización
Descarga
Ortesis de miembro inferior (1)
Prescripción: Diagnóstico a priori en función de la condición física
Tipos de Ortesis:
Ortesis de Tobillo:
Absorción y recuperación energética
para levantar el pie
Ortesis de Rodilla:
Descarga del peso
Rehabilitación postoperatoria
Estabilización tras lesión en ligamentos
Ortesis de Cadera
Pie Equino
Ortesis de miembro inferior (2)
Ortesis de Rodilla Y Tobillo:
Acciones compensatorias durante la marcha patológica
Problema principal: Riesgo de caída, alta reducción de la movilidad
Estado del Arte:
KAFO (pasiva)
Bloqueo Permanente
Bloqueo selectivo (mecánico)
Respuesta a la carga
Paciente Postpolio
Ortesis de miembro inferior (3)
Ortesis Avanzadas de Rodilla Y Tobillo:
Estado del Arte:
Control de apoyo: Control de Rodilla en Fase de apoyo mediante microcontrolador. (Becker)
Proyecto Europeo Gait: “Ortesis Inteligente de miembro inferior”
Diseño mecánico
Compensación Funcional
Monitorización
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