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INTEGRACION DE MODELOS BIOMECANICOS EN EL DESARROLLO Y OPERACION DE ROBOTS REHABILITADORES RECONFIGURABLES

Instituto Universitario de Investigación Concertado de Ingeniería Mecánica y Biomecánica

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Año de inicio

2018

Organismo financiador

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

Tipo de proyecto

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Responsable científico

Page Del Pozo Alvaro Felipe

Resumen

Este proyecto tiene por objetivo el desarrollo de un nuevo enfoque en el diseño de robots paralelos reconfigurables para rehabilitación del miembro inferior, para resolver algunos de los problemas que presentan los sistemas actuales desde el punto de vista mecánico (calidad del espacio de trabajo, consumo energético), biomecánico (seguridad, monitorización de las acciones internas deseadas, adaptación a diferentes tipos de pacientes y al personal clínico) y de control (adaptación a los diferentes tipos de ejercicios y estrategias de control asociadas a las distintas etapas del proceso de rehabilitación). El proyecto es continuación de uno anterior DPI2013-44227-R en el que se ha desarrollado un robot paralelo de 4 GdL capaz de reproducir ejercicios de rehabilitación de tobillo y rodilla. A partir de sus resultados, y de los de proyectos anteriores realizados en esta área por el mismo grupo de investigadores (DPI2003-07883-C02, DPI2006-147222-C02 y DPI2009-13830-C02), se abordarán cuestiones que limitan la aplicación clínica de los robots paralelos y que se han ido poniendo de manifiesto en los proyectos anteriores. Así, desde el punto de vista mecánico se desea dotar de versatilidad a los sistemas, de forma que pequeños cambios en la configuración permitan definir familias de trayectorias asociadas a distintos tipos de ejercicios, con la ventaja adicional de eliminar problemas de singularidades directas. Todo ello manteniendo un bajo coste y simplicidad constructiva. Desde el punto de vista biomecánico se trabajará en la implementación de un modelo músculoesquelético de miembro inferior que permita analizar acciones internas e incorporarlas en el control del robot. Esto implicará el desarrollo de un sistema de análisis de movimientos de bajo coste y en tiempo real basado en la fusión de técnicas de captura de movimientos (unidades inerciales y video análisis con marcadores de realidad aumentada). Además se aplicará esta metodología para el análisis y caracterización biomecánica de las manipulaciones de fisioterapia y ejercicios de rehabilitación, aspecto que no ha sido estudiado con suficiente detalle hasta ahora. Finalmente, desde el punto de vista del control, se desarrollarán técnicas avanzadas de control de posición/fuerza basados las estimaciones de esfuerzos del modelo biomecánico de miembro inferior. Además, se incorporará interfaces para la programación de los ejercicios mediante dispositivos portátiles, lo que permitirá un manejo intuitivo y amigable por parte de operadores clínicos y los pacientes. Finalmente, se desarrollarán diferentes modos de control adaptados diferentes estrategias de rehabilitación basadas en ejercicios activos, pasivos y AAn (Assist-As-Needed). Para abordar estos objetivos se ha configurado un equipo interdisciplinar formado por investigadores de la UPV con amplia experiencia en dinámica de sistemas multicuerpo, modelos biomecánicos, diseño de robots paralelo, sistemas de control de robots paralelo y sus aplicaciones en el ámbito clínico y de rehabilitación (D. Ingeniería Mecánica y de los Materiales, D. Ingeniería de Sistemas y Automática e Instituto Universitario Mixto de Biomecánica de la UPV). También colaborarán investigadores de la Asociación Instituto de Biomecánica de Valencia, de la UP de Navarra y de la Facultat de Fisoterapia de la Universitat de Valencia y se cuenta con dos profesores de la Universidad de los Andes (Venezuela) y de la Berzeit University de Jerusalén.