Protesis Roboticas
Desde la época de las antiguas pirámides
hasta la Primera Guerra Mundial, el campo
de la protésica se ha transformado en un
sofisticado ejemplo de la resolución del
hombre por mejorar.
La evolución de la protésica es larga y está
plagada de historias, desde sus comienzos
primitivos, pasando por el sofisticado
presente, hasta las increíbles visiones del
futuro. Al igual que sucede en el desarrollo
de cualquier otro campo, algunas ideas e
invenciones han funcionado y se han
explorado más detalladamente, como el pie
de posición fija, mientras que otras se han
dejado de lado o se han vuelto obsoletas,
como el uso de hierro en las prótesis.
La palabra prótesis proviene del griego: pros, 'por añadidura', 'hacia' the-sis 'disposición' . El diccionario de la Real Academia Española adopta como definición: Procedimiento mediante el cual se repara artificialmente la falta de un órgano o parte de el; o como el aparato o dispositivo destinado a esta reparación.
En términos generales una prótesis (dentro del ámbito medico), es una extensión artificial que reemplaza una parte faltante del cuerpo.
Considerando las definiciones citada en el párrafo anterior, podemos definir a una prótesis robótica, como " un elemento artificial dotado de cierta autonomía e inteligencia capaz de realizar una función de una parte faltante del cuerpo ".
Dicha autonomía e inteligencia se logra al integrar sensores, procesadores, actuadores, y complejos algoritmos de control.
De acuerdo a esta definición, las prótesis de uso cosmético quedan completamente excluidas, como por ejemplo los ojos de vidrios, las piernas de madera, etc.
Existen ejemplos de usos de prótesis en la antigüedad como la mano de acero utilizada por Gotz von Berlichingen (1504 d.C.) , o la pierna de Bronce de Capua (300 a.C.) , o lo que hasta la fecha es la prótesis hallada mas antigua "el dedo gordo del Cairo", perteneciente a una momia egipcia (entre 1069 a.C. y 664 a.C).
- Extremidades
Mano Mio-eléctrica (Otto Bock).- Esta mano tiene una fuerza de agarre (100N) y una velocidad (300 mm/s), se pueden agarrar objetos rápidamente y con precisión. Se puede seleccionar un total de 6 programas diferentes con ayuda del MyoSelect 757T13 y ajustarlos a la indicación del cliente como corresponda. Permiten una adaptación optima a las necesidades y capacidades del usuario de la prótesis.
Figura 3: [4] Prótesis MyoHand
8.1 Mano electrónica (Otto Bock).- Esta mano tiene el Control Dinámico de Modo (DMC en ingles) la velocidad y la fuerza de aprehensión se regulan de forma proporcional a la fuerza de la señal muscular. Este control también se caracteriza por un nuevo tipo de modo de seguridad: Después de agarrar una vez con la máxima fuerza, se requiere una señal EMG ligeramente mas alta para abrir la mano. Esto evita que la mano se abra debido a una contracción involuntaria del musculo. El control Digital Twin combina en una sola mano ambos controles clásicos: el digital y el control por doble canal.
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Figura 4: [10] Prótesis MyoHand
8.2 Codo-Antebrazo ErgoArm (Otto Bock).- ErgoArmR, ErgoArmR plus, ErgoArmR Hybrid plus y ErgoArmR Electronic plus son cuatro componentes de codo que facilitan el tratamiento myoelectrico en altos niveles de amputación.
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Figura 5: [10] Prótesis Codo-Antebrazo
Cuanto mas alto es el nivel de amputacion, mayores son las demandas en la tecnica de protetizacion. El montaje tanto del ErgoArmR Electronic plus como del ErgoArmR Hybrid facilitan la protetizacion myoelectrica en niveles altos de amputacion.
El 12K44 ErgoArmR Hybrid plus se recomienda para protesis hibridas con una mano myoelectrica y una articulacion de codo con cable de traccion. Gracias a la conexion facil "EasyPlug", todos los cables eléctricos desaparecen en el interior de la protesis para que pasen desapercibidos y esten protegidos.
8.3 Prótesis Bionica I-Limb.- Es una mano biónica cuyos dedos son controlados independientemente y por lo tanto permiten una gran cantidad de movimientos. La mano I-limb ya ha sido implantada en pacientes de varios países [12].
Figura 6: [4] Mano I-limb
8.4 El Brazo de Luke.- Ha sido diseñado para que posea cuatro características como lo son: ligero, ágil y contener múltiples controladores. El diseño modular permite configura la prótesis para cada amputado (dependiendo del nivel de amputación). El peso del brazo es el de una mujer promedio El brazo de Luke tiene 24 grados de libertad. Además, tiene 12 microprocesadores y contiene sensores de realimentación de fuerza para mejorar el control.
El brazo se puede mover con señales nerviosas, musculares, o utilizando sensores de presión en la planta del pie [7].
El brazo de Luke es producto de un plan estrategico para el desarrollo de protesis roboticas iniciado por la DARPA en EU que a invertido al menos $71.2.
Figura 15: [7] Brazo de Luke
8.5 Prótesis de rodilla Power Knee (Ossur).- Es la primera prótesis de rodilla que remplaza la función muscular perdida a través de una fuente activa de potencia (un actuador electrico) que permite generar la propulsión necesaria para el caminado y también en actividades como lo son levantarse de una silla de ruedas o subir las escaleras.
La Power Knee contiene un arreglo de sensores, incluyendo giroscopios, células de presión, celdas de cargas, sensores angulares y el Modulo de propia recepción Artificial en la Pierna de sonido (utiliza un sensor de sonido que permite conocer el ritmo de la pierna sana).
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Figura 16: [4] Prótesis de rodilla instalada.
El sistema contiene un microprocesador que utiliza la información de los sensores para lograr un caminado similar al humano.
La información proveida por sistema sensorial del sonido lateral permite regenerar la verdadera cinemática del caminado mientras anticipa la función requerida cuando las condiciones de caminado cambian.
8.6 Prótesis de pie Propio foot (Ossur).- Los acelerómetros miden en tiempo real el movimiento a una velocidad de 1600 ciclos por segundo. Siguiendo la ruta del tobillo a través del espacio, el sistema define las características del caminado y los eventos, incluyendo el golpe del talón y el movimiento para dejar el suelo.
Una tarjeta de control recibe un flujo constante de señales del sistema de inteligencia artificial. El controlador comanda a un actuador lineal para que las fuerzas y posiciones del pie se adecuen durante el caminado.
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Figura 17: [10] Propio Foot
Como se puede ver el la figura, existen 5 elementos principales del sistema mecánico: un motor de d.c., una transmisión, un resorte en serie, un resorte en paralelo unidireccional, y una prótesis del pie de plástico. Los tres primeros elementos son combinados forman un sistema llamado Actuador Elástico en Serie (SEA).
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