Control de un dispositivo robótico para la rehabilitación del miembro superior de pacientes con movilidad reducida

Abstract

ES: En los últimos años el interés por la aplicación de la robótica como medio de rehabilitación cada vez es mayor. Para que estos mecanismos robóticos puedan ser exitosos en la tarea de recuperación del paciente, es necesario que se controlen de forma adecuada los actuadores que gobiernan los movimientos de estos, es decir, se necesita una estrategia de control adecuada. Ante esta necesidad, el presente Trabajo de Fin de Master aborda el análisis del estado del arte de los robots de rehabilitación y el desarrollo de una serie de controladores, los cuales permiten realizar los ejercicios necesarios que facilitan la rehabilitación de las extremidades superiores del paciente. Típicamente, existen dos clasificaciones de controladores aplicados cuando hablamos de robots de rehabilitación: bajo y alto nivel. Los controladores de bajo nivel abordados en este trabajo son el controlador de par computado, controlador de fuerza y controlador de impedancia. Por otro lado, los controladores de alto nivel son el controlador pasivo, controlador asistido, controlador activo y controlador resistido. Dichos controladores son validados bajo un ambiente simulado, sirviendo de preámbulo para su futura aplicación en el sistema físico.

EN: In the last few years, there has been increasing interest in the application of robotics as a rehabilitation method. In order for these robotic mechanisms to be successful in the task of patient recovery, the actuators that govern their movements must be properly controlled, so an adequate control strategy is needed. Considering this need, this Master's thesis deals with the analysis of the state of the art of rehabilitation robots and the development of a series of controllers, which allow the necessary exercises to be carried out to facilitate the rehabilitation of the patient's upper limbs. In general, there are two classifications of controllers applied when it comes to rehabilitation robots: low-level and high-level. The low-level controllers addressed in this paper are the computed torque controller, force controller and impedance controller. On the other hand, the high-level controllers are the passive controller, assisted controller, active controller and resistive controller. These controllers are validated under a simulated environment, providing a preamble for their future application in the physical system.

EU: Azken urteotan, gero eta handiagoa da robotika errehabilitaziorako baliabide gisa aplikatzeko interesa. Mekanismo robotiko hauek pazientea berreskuratzeko zereginean arrakasta izan dezaten, beharrezkoa da haien mugimenduak zuzentzen dituzten eragingailuak behar bezala kontrolatzea, hau da, kontrol estrategia egokia behar da. Behar hori ikusita, Master Amaierako Lan hau errehabilitazio-roboten artearen egoera aztertzeaz eta kontrolagailu batzuen garapenaz aritzen da, pazientearen goiko muturren errehabilitazioa errazten duten beharrezko ariketak egiteko aukera ematen dutenak. Normalean, errehabilitazio-robotei dagokienez aplikatzen diren kontrolagailuen sailkapen bi daude: maila baxua eta maila altua. Lan honetan jorratzen diren maila baxuko kontrolagailuak konputatutako momentu-kontrolatzailea, indar-kontrolatzailea eta inpedantzia-kontrolatzailea dira. Bestalde, goi-mailako kontrolagailuak kontroladore pasiboa, lagundutako kontroladore, aktiboak eta erresistentziako kontrolatzaileak dira. Kontrolagailu hauek ingurune simulatu batean baliozkotzen dira, sistema fisikoan etorkizunean aplikatzeko hitzaurre gisa balioz.