Design and characterization of a lightweight underactuated RACA hand exoskeleton for neurorehabilitation

Moreno-SanJuan, Victor; Cisnal, Ana; Fraile, Juan-Carlos; Pérez-Turiel, Javier; López, Eusebio de la Fuente

doi:10.1016/j.robot.2021.103828

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“…Sin embargo, existe una clara diferencia entre los máximos ángulos de flexión y extensión calculados por el algoritmo basado en la información que proporciona LMC de una mano y los alcanzados por el exoesqueleto RobHand en la otra. Esto se debe a las limitaciones actuales de rango de movimiento de este dispositivo de rehabilitación [5], [6].…”

Section: Resultsunclassified

“…Es un sistema ligero, fácil de usar y versátil desarrollado por el Instituto de las Tecnologías Avanzadas de la Producción (ITAP) de la Universidad de Valladolid, España. Su uso está especialmente indicado para pacientes que sufren espasticidad en los dedos de la mano al permitir, a través de un diseño subactuado (emplea un único actuador por cada dedo, aprovechando el acoplamiento de sus grados de libertad), la movilización de los mismos alcanzando un rango de movimiento (ROM) de -60º de flexión y 8º de hiperextensión en los ángulos de las articulaciones metacarpofalángicas (MCP) y de -30º de flexión y 0º de extensión en las articulaciones interfalángicas proximal (PIP) y en las articulaciones interfalángicas distales (DIP) [5], [6]. En la Figura 1 se muestra la versión actual del exoesqueleto de mano RobHand.…”

Section: Exoesqueleto Robhandunclassified

“…RobHand permite la realización de terapias pasivas, en las que el exoesqueleto moviliza la extremidad afectada del paciente dependiendo del número de repeticiones y del rango de movimiento establecido antes de comenzar la terapia, y terapias de tipo bilateral en las que el exoesqueleto replica los movimientos realizados por la mano sana del paciente. Para ello, cuenta con una sistema de registro y procesamiento de señales electromiográficas (EMG) de diseño propio capaz de detectar los gestos realizados en extremidad sana del paciente con un 97% de precisión [5], [6]. Este dispositivo está equipado con dos avanzadas cámaras, cada una operando a 200 FPS, que integran lentes con focal gran angular y con tres emisores infrarrojos.…”

Section: Exoesqueleto Robhandunclassified

“…El algoritmo implementado realiza el cálculo de los ángulos articulares MCP, PIP y DIP. Sin embargo, como el exoesqueleto RobHand [5] es un dispositivo electromecánico subactuado sólo se utiliza como consigna en el lazo de control el ángulo MCP calculado en cada frame.…”

Section: Método De Cálculo De Los áNgulos Mcpunclassified

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Control de exoesqueleto de rehabilitación de mano con Leap Motion Controller

Rodríguez¹,

Brizuel²,

Pérez-Turiel³

et al. 2022

XLIII Jornadas De Automática: Libro De Actas: 7, 8 Y 9 De Septiembre De 2022, Logroño (La Rioja)

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En este trabajo se presenta un nuevo algoritmo de control para dispositivos electromecánicos de rehabilitación de mano basado en la detección de la estructura y de los movimientos de la mano realizados con Leap Motion Controller (LMC). Este nuevo algoritmo de control permite la realización de terapias de tipo bilateral sin la necesidad de utilizar elementos de contacto como guantes o electrodos. El funcionamiento del sistema ha sido validado en la realización de pruebas preliminares con personas sanas y se encuentra en fase de validación dentro de un entorno hospitalario con pacientes que han sufrido un ACV.

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Section: Resultsunclassified

Section: Exoesqueleto Robhandunclassified

Section: Método De Cálculo De Los áNgulos Mcpunclassified

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Control de exoesqueleto de rehabilitación de mano con Leap Motion Controller

Rodríguez¹,

Brizuel²,

Pérez-Turiel³

et al. 2022

XLIII Jornadas De Automática: Libro De Actas: 7, 8 Y 9 De Septiembre De 2022, Logroño (La Rioja)

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“…There are different types of hand exoskeletons that have been developed on the basis of different criteria, that is, size, weight, degrees of freedom (DoF), flexibility, wearability, modularity, and actuation mechanism ( Moreno-SanJuan et al, 2021 ; du Plessis et al, 2021 ; Shahid et al, 2018 ). In the studies by Krebs et al, (2007 ; Gupta et al, (2008 ; Bartlett et al, (2015 ; Dragusanu et al, (2020a) , the researchers focused on the exoskeleton for the wrist.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Design and Prototyping of an Underactuated Hand Exoskeleton With Fingers Coupled by a Gear-Based Differential

et al. 2022

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Exoskeletons and more in general wearable mechatronic devices represent a promising opportunity for rehabilitation and assistance to people presenting with temporary and/or permanent diseases. However, there are still some limits in the diffusion of robotic technologies for neuro-rehabilitation, notwithstanding their technological developments and evidence of clinical effectiveness. One of the main bottlenecks that constrain the complexity, weight, and costs of exoskeletons is represented by the actuators. This problem is particularly evident in devices designed for the upper limb, and in particular for the hand, in which dimension limits and kinematics complexity are particularly challenging. This study presents the design and prototyping of a hand finger exoskeleton. In particular, we focus on the design of a gear-based differential mechanism aimed at coupling the motion of two adjacent fingers and limiting the complexity and costs of the system. The exoskeleton is able to actuate the flexion/extension motion of the fingers and apply bidirectional forces, that is, it is able to both open and close the fingers. The kinematic structure of the finger actuation system has the peculiarity to present three DoFs when the exoskeleton is not worn and one DoF when it is worn, allowing better adaptability and higher wearability. The design of the gear-based differential is inspired by the mechanism widely used in the automotive field; it allows actuating two fingers with one actuator only, keeping their movements independent.

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