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https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/10657| Title: | Juego serio para rehabilitación de tobillo |
| Authors: | Cirilo Piñon, Oscar Ivan |
| metadata.dc.subject.other: | Rehabilitación de tobillo, Máquina de rehabilitación, Rehabilitación activa, Robótica de asistencia, Juego Serio, Niveles de juego, Motivación, Control de impedancia, Interacción hombre máquina. |
| Issue Date: | 2025-08-15 |
| Publisher: | Tecnológico Nacional de México |
| metadata.dc.publisher.tecnm: | Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico |
| Description: | Después de una lesión traumática en el tobillo, derivada de actividades cotidianas y deportivas (que involucren correr, caminar o saltar), debido a un mal cuidado o al gran periodo de inactividad de espera antes de la recuperación, se puede llegar a generar daños permanentes si es que no se atienden con un proceso de rehabilitación adecuado. Ante este panorama, la implementación de robots de asistencia ha permitido ofrecer movimientos seguros y precisos que eficientizan el proceso de terapia. No obstante, el carácter repetitivo y poco motivador incrementa el número de pacientes que optan por desertar. Para solucionar este problema, se ha propuesto la integración de un juego serio como herramienta de soporte terapéutica, orientado a mantener concentrado y motivado al paciente, con la finalidad de fomentar un progreso funcional. En este trabajo se presenta el rediseño e instrumentación de una máquina de rehabilitación de tobillo con dos grados de libertad (2 GDL) que ejecuta movimientos de abducción/aducción y dorsi/plantarflexión, junto con el diseño y desarrollo de un juego serio (con 30 niveles en total) que permite sincronizarse al dispositivo por medio de un sistema de control de impedancias. Esto para lograr una terapia de tipo activa-resistiva que demande esfuerzo muscular por parte del paciente. El sistema responde a distintos niveles de dificultad que incrementan gradualmente la fuerza que se requiere para desarrollar un movimiento y el rango de desplazamiento permitido según las necesidades del paciente. En la sección de resultados, se presenta una comparación entre tres controles de impedancia obtenidos de la literatura y aplicados en el mecanismo virtual, evaluando su desempeño en consumo energético, desplazamientos, fuerza del paciente y fuerza de respuesta del control de impedancia. Se realizaron un total de 18 simulaciones aplicando fuerzas de 5, 20 y 40N a los movimientos de dorsi/plantarflexión y abducción/aducción. El control de impedancia clásico propuesto por (Humberto et al., 2013) demuestra una mejor eficiencia obteniendo los desplazamientos más rápidos, el menor consumo de energía cinética registrando 0.0031 Nm a 5 N y 0.0149 Nm a 40 N, así como una respuesta de control que menos esfuerzo requiere por parte de la máquina, registrando fuerzas de respuesta de 2.5N para 5N y 34N para 40N aplicados. Esto lo hace una elección viable para su implementación en el prototipo físico. En pruebas físicas, tres sujetos completamente sanos desarrollaron un total de 20 pruebas intercambiando el nivel de operación en la máquina para alcanzar desplazamientos angulares de 5°, 10° o 15° con fuerzas requeridas de 20N, 30N y 40N. Se demostró que el sistema responde adecuadamente (mediante el control de impedancias) con una fuerza de respuesta inversa a la posición de la máquina y proporcional a la fuerza del paciente con un 16.6% menos fuerza aplicada. La validación del juego serio demostró una interactividad efectiva entre máquina usuario, completando los dos primeros niveles de jugabilidad satisfactoriamente, donde la concentración del paciente se mantenía en el juego serio y el sistema responde adecuadamente mediante el control de impedancias permitiendo tolerancias de ±2°. En conclusión, se ha demostrado experimentalmente la efectividad el sistema para adaptar distintos niveles de terapia al nivel de avance del usuario implementando un juego serio. Esto obteniendo una forma de rehabilitación entretenida y efectiva para el usuario. |
| metadata.dc.type: | info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Appears in Collections: | Ciencias en Ingeniería Mecatrónica |
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