Desarrollo de un Robot de Rehabilitación pasiva para la articulación de la muñeca mediante la implementación de un microcontrolador Arduino UNO

Abstract

Este artículo puede compartirse bajo la licencia CC BY-ND 4.0 y debe referenciarse usando el siguiente formato: E. A. Ceballos, M. Díaz-Rodríguez, J. L. Paredes, P. C. Vargas, "Desarrollo de un robot de rehabilitación pasiva para la articulación de la muñeca mediante la implementación de un microcontrolador Arduino UNO", UIS Ingenierías, vol. 16, no. 1, pp. 59-68, Enero-Junio 2017. RESUMENEn esta investigación se implementa un microcontrolador Arduino UNO R3 para controlar los movimientos de un prototipo funcional robótico desarrollado para realizar ejercicios de rehabilitación en la articulación de la muñeca. El dispositivo puede ser empleado para asistir al médico fisiatra para rehabilitar los cuadros de tendinitis, sinovitis, artritis reumatoidea. Además puede ser empleado para procesos de terapia pre y post operatoria de dicha articulación. Durante la etapa de diseño del prototipo funcional, se utilizó la metodología del proceso de diseño industrial desde enfoque de la ingeniería concurrente, mediante la cual se pudieron realizar estudios antropométricos relacionados con las dimensiones y ángulos de movimiento de la articulación de la muñeca en la población venezolana. A partir de la información recolectada se elabora la propuesta de diseño, y mediante programas CAD se definieron las diferentes formas, geometrías y materiales de los componentes del dispositivo de rehabilitación, que posteriormente fueron analizados mediante el método de elementos finitos para la determinación del estado tensional de esfuerzos y factores de seguridad mediante la utilización de programas CAE. Adicionalmente se desarrolla un software para la adquisición, registro, reproducción y ejecución de los diferentes movimientos producidos durante la realización de la terapia de rehabilitación. Finalmente, se construye un dispositivo que permite ayudar al fisiatra en actividades de rehabilitación de la articulación de la muñeca permitiendo realizar la combinación de movimientos de flexión dorsal-palmar y cubitalradial para la recuperación de la funcionalidad de la articulación de diversas patologías presentadas en la población venezolana.PALABRAS CLAVE: Rehabilitación de articulación de la muñeca; Dispositivo de registro y ejecutor; Diseño; microcontrolador Arduino; Robótica. ABSTRACTIn this paper, we develop a functional robotic prototype based on an Arduino UNO R3 microcontroller to perform rehabilitation exercises for wrist joint. The device can be used to assist the physiatrist to rehabilitate the tendinitis, synovitis, rheumatoid arthritis and for pre-operative and post-operative therapy of the wrist joint. During the design stage of the functional prototype, we take advantages of the industrial design process methodology from a concurrent engineering approach. We perform an anthropometric analysis of the Venezuelan population in order to establish the dimensions and angles of movements for the wrist joint. We develop conceptual designs by means of CAD taking into account different forms, geometries and materials of the components o...

Rehabilitation systems for the wrist: a review focused on ulna-radius articulation trauma

“…In Venezuela due to the large number of patients with injuries in their articulations and to the treatment required for their recovery, it has resulted in a considerable demand for the implementation of technical devices that reduce the recovery time for the patient. Therefore, a prototype of the wrist rehabilitation was proposed from an engineering approach, [53]. This one has a smaller volume and allows the execution of several wrist rehabilitations protocols in an automated and controlled way, see Fig.…”

“…This one has a smaller volume and allows the execution of several wrist rehabilitations protocols in an automated and controlled way, see Fig. 8, [54].…”

“…Another equipment based on parallel mechanisms that is activated by a mobile device was also created with three degrees of freedom, facilitating the interaction between the device and the patient, besides of allowing to keep the information about the exercise routines performed by each patient using the device in a database. The basis of the research was founded on biomedical studies focused on kinematics and anthropometry, [53]. In 2013 , the Universidad Autónoma de Manizales presents the project Diseño y Elaboración de una órtesis para mano durante la conducción de un automóvil where it is define that in Colombia the 14.6% of the disabled population have limitations on their arms and hands.…”

Diseño de sistema mecatrónico para terapia de extremidad superior de niños

“…Este dispositivo propuesto presenta características y funciones acordes con la mayoría de los requerimientos funcionales, tecnológicos, formales y ergonómicos, planteados en los apartados anteriores para atender las necesidades de los pacientes. Las formas de las geometrías propuestas en el dispositivo de rehabilitación son de fácil manufactura y ensamblaje, ya que se propuso el uso de perfiles y componentes comerciales de fácil acceso [4]. Figura 3.…”