En el área de la rehabilitación física y la ingeniería biomédica, el diseño y la construcción de dispositivos innovadores para mejorar la recuperación de lesiones musculares está registrando una evolución importante.
En particular, para las lesiones de tobillo hay nuevas alternativas que mejoran la funcionalidad y la movilidad de los pacientes.
Basándose en el concepto de una plataforma Stewart, el estudiante de ingeniería electrónica Francisco Zabert, de la Universidad Nacional del Nordeste en Argentina, accedió a una Beca de Estímulo a las Vocaciones Científicas (EVC-CIN) por la que ha desarrollado un prototipo de robot para la rehabilitación de tobillos lesionados.
La propuesta se tituló “Diseño y construcción del prototipo de una plataforma robótica para la rehabilitación del tobillo”.
El proyecto es dirigido por la doctora María Inés Pisarello, del Grupo de Investigación de ingeniería biomédica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura de la Universidad Nacional del Nordeste.
El proyecto abre nuevas líneas de investigación, además de ser un aporte prometedor para la recuperación de pacientes.
El prototipo desarrollado por Zabert es el de un robot paralelo, basado en una plataforma Stewart.
Estas plataformas, originadas en la plataforma Gough-Stewart pero con actuadores rotacionales, tienen varias aplicaciones industriales, hasta de simuladores de vuelo, docencia e investigación.
Su alta rigidez, capacidad de carga y precisión en sus posiciones concentró el interés de la comunidad científica como alternativa a los robots tradicionales.
Diseñado para rehabilitar un tobillo, el prototipo propuesto tiene un control preciso y multidireccional del movimiento de la articulación afectada.
“Simulando diversos tipos de movimientos articulares y aplicando cargas controladas en varias direcciones, aportaría información acerca de los rangos de movimientos que posea cada tobillo en particular y así crear una terapia específica para cada paciente” explicó Zabert.
“Es un aporte significativo al conocimiento científico, particularmente en la práctica de la rehabilitación física” opinó al referirse al impacto que puede tener el prototipo.
El desarrollo del prototipo combina además tecnología de diseño e impresión 3D.
El control de los movimientos a los que es sometido un tobillo en recuperación, se logra a través de la programación con un software de desarrollo integrado implementado en microcontroladores.
Basándose en el análisis de la cinemática inversa, el conjunto permite optar por la realización de los seis movimientos básicos para el proceso de rehabilitación del tobillo: Dorsiflexión, Plantarflexión, Inversión, Eversión, Abducción y Aducción.
La cinemática inversa es una técnica para determinar la configuración que debe adoptar el robot para una posición y orientación final.
Esto implica resolver un conjunto de ecuaciones matemáticas que habiliten ocupar determinados ángulos de rotación en función de la traslación y la rotación deseados.
Es así que, si posicionamos al tobillo sobre el efector final, es posible llevar a cabo la rotación con precisión del mismo.
El prototipo está compuesto por elementos normalizados: eslabones rígidos (varilla de dirección de aleación de aluminio mecanizado CNC); articulaciones esféricas; tornillos y tuercas M3; actuadores rotacionales (servomotores); y elementos fabricados en material PLA (ácido poliláctico) por medio de impresión 3D aditiva con tecnología FDM (modelado por deposición fundida).
Esto último contempla tanto la plataforma móvil como los soportes que contienen a los servomotores, a la plataforma móvil y al tobillo.
Su diseño se confecciona mediante uso del software CAD (diseño asistido por computadora) “SolidWorks”.
El otro aporte que tiene el Proyecto son las líneas de investigación que quedan abiertas para incursionar en búsqueda de nuevos conocimientos. Algunas de ellas son:
Fuente: UNNE
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