Exoesqueleto

8º CONGRESO IBEROAMERICANO DE INGENIERIA MECANICA
Cusco, 23 al 25 de Octubre de 2007

EXOESQUELETO MECATRÓNICO PARA REHABILITACIÓN MOTORA
R. GUTIERREZ*, P. A. NIÑO- SUAREZ,* O. F. AVILES -SANCHEZ*, F. VANEGAS*, J. DUQUE*
*Programa de Ingenieria Mecatronica, Grupo de Investigación DAVINCI
Facultad de Ingeniería
Universidad Militar Nueva Granada
*e-mail: {ricardo.gutierrez, asuarez,oaviles}@umng.edu.co

RESUMEN
El dispositivo de rehabilitación, cuyo diseño e implementación se presenta en este trabajo, es una estructura con
forma de exoesqueleto que se sujeta al brazo del paciente permitiéndole a este realizar movimientos combinados,
gracias a los tres grados de libertad que posee el dispositivo de rehabilitación. El dispositivo es controlado por
medio de una interfaz de usuario que permiteenviar las órdenes de movimiento al exoesqueleto a partir del puerto
del computador, por lo tanto el terapeuta puede modificar la terapia que debe realizar el paciente modificando las
trayectorias a seguir por el exoesqueleto. Adicionalmente, podrá programar la cantidad de repeticiones que el
paciente debe realizar y almacenar los datos obtenidos de la posición de cada una de las articulacionesdel miembro
superior en cada sesión de terapia, para de esta forma monitorear el progreso del paciente.
La posibilidad de llevar un control cronológico de la evolución del paciente es un beneficio adicional que brinda el
dispositivo, dado que es posible almacenar en una base de datos las mediciones de la amplitud de los movimientos de
las articulaciones de la extremidad superior (codo y muñeca). Elprototipo cumple la función de reeducación de
movimientos (función pasiva), para lo cual cuenta con un banco de trayectorias programables por el especialista de
una forma sencilla, el fisioterapeuta realiza el movimiento con el dispositivo una vez y el exoesqueleto lo repite
almacenando la rutina en su memoria.
El este artículo se presenta el diseño mecánico, con base en el análisis por elementosfinitos, de cada una de las
piezas que conforman el exoesqueleto, se presenta también el diseño e implementación de los sistemas de potencia,
su integración al sistema mecánico, el desarrollo del sistema de control y de la interfaz de usuario.
PALABRAS CLAVE: biomecánica, mecatrónica, lógica difusa.

INTRODUCCIÓN

Este proyecto nace de la necesidad de realizar terapias de movimiento pasivo pararehabilitación en miembro
superior de una manera controlada y repetitiva, en la que se pueda llevar un registro cronológico de la evolución del
paciente. Un buen tratamiento en la rehabilitación de enfermedades con secuelas motoras como por ejemplo la
hemiplejia, implica mucha labor de terapia experimental, cuyos resultados dependen de la retroalimentación oral
constante entre paciente yterapeuta. La adaptación constante de las técnicas de rehabilitación a la respuesta del
paciente que se logra utilizando un dispositivo automático de rehabilitación motora, no solo impedirá malgastar el
tiempo en terapias ineficientes, sino que también hará posible un tratamiento sistemático con mejores resultados.
A partir de un estudio realizado con el apoyo de un conjunto de fisioterapeutas, pacientes yespecialistas en el área
de rehabilitación en el Hospital Militar Central de Bogotá, Colombia, se determinó la necesidad de desarrollar un
prototipo que permitiera controlar los movimientos del miembro superior de un paciente en rehabilitación y mantener
la repetibilidad de una terapia, independientemente del tiempo que dure la misma y del gasto energético que esta
implique.
Existen variasenfermedades y diferentes traumas físicos que dejan deficiencias motoras en las extremidades
superiores de los individuos, estas lesiones requieren tratamientos de rehabilitación especializada con sesiones de
fisioterapia llevadas a cabo por personal experto. En la actualidad, la mayoría de estas terapias se realizan en forma
manual involucrando rutinas de movimientos en las que se requiere esfuerzo...