Control de un prototipo virtual de una máquina de rehabilitación de tobillo
DOI:
https://doi.org/10.17533/udea.redin.16321Palabras clave:
movimiento pasivo continuo, control de par calculado, máquina de rehabilitación de tobilloResumen
En este artículo se presenta un prototipo virtual de un rehabilitador de tobillo que proporciona los tres movimientos realizados en el tobillo. Se presenta el modelado matemático de uno y dos grados de libertad para la dinámica de los movimientos básicos, así como la combinación de dos movimientos. Se propone un control tipo PID para los movimientos desacoplados y un control de par calculado para movimientos combinados con seguimiento de trayectorias suaves planificadas, para ambos casos.
Se incluyen algunas simulaciones numéricas utilizando los modelos matemáticos y resultados de simulación con el prototipo virtual en el ambiente de ADAMS para mostrar la respuesta suave y controlada de los movimientos de rehabilitación. También, se presentan simulaciones para mostrar la robustez de los esquemas de control propuestos, cuando el rehabilitador está sujeto a una fuerza debido a la rigidez presente en la articulación del tobillo.
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Citas
S. O’Discoll, N. Giori. “Continuous Passive Motion (CPM): Theory and principles of applications”. Journal of Rehabilitation Research and Development. Vol. 32. 2000. pp. 179-188.
R. Salter, P. Field. “The effects of continuous compression on living articular cartilage. An experimental investigation”, Journal of Bone and Joint Surgery. Vol. 42. 1960. pp. 31-49. DOI: https://doi.org/10.2106/00004623-196042010-00004
W. Prentice. Técnicas de rehabilitación en la medicina deportiva. 3a . ed. Barcelona, España: Paidotribo. 2001. pp. 44-55.
L. Chaitow, J. Walker. Aplicación clínica de las técnicas neuromusculares. Extremidades inferiores. 2a . ed. Barcelona, España: Paidotribo, 2007. pp. 165-191.
http://www.stroke-rehab.com/stroke-rehab-exercises.html. Consultado el 31, octubre, 2011.
http://www.lifescientz.com/ankle-cpm.htm. Consultado el 31, octubre, 2011.
http://www.1-800-medical.com/cpm/cpm.htm. Consultado el 31, octubre, 2011.
M. Girone, G. Burdea, M. Bouzit, “The Rutgers Ankle Orthopedic Rehabilitation Interface”, Proceedings of the ASME Haptics Symposium. Vol. 67. 1999. pp. 305- 312. DOI: https://doi.org/10.1115/IMECE1999-0040
M. Girone, G. Burdea, M. Bouzit, V. Popescu, J. Deutsch. “Othopedic Rehabilitation Using the Rutgers Ankle Interface”, Proc. of Medicine Meets Virtual Reality 2000. IOS Press. pp. 89-95.
J. Deutsch, J. Latonio, G. Burdea, R. Boian. Rehabilitation of Musculoskeletal Injuries Using the Rutgers Ankle Haptic Interface: Three Case Reports, Eurohaptics Conference, Birmingham UK. Vol. 6. 2001. pp. 1-4.
J. Yoon, J. Ryu. A Novel Reconfigurable Ankle/Foot Rehabilitation Robot, International Conference on Robotics and Automation - IEEE. 2005. pp. 2290- 2295.
A. Saglia, N. Tsagarakis1, J. Dai1, D. Caldwell. A High Performance 2-dof Over-Actuated Parallel Mechanism for Ankle Rehabilitation. IEEE International Conference on Robotics and Automation. 2009. pp. 2180-2186. DOI: https://doi.org/10.1109/ROBOT.2009.5152604
G. Liu, J. Gao, H. Yue, X. Zhang, Guangda Lu. Design and Kinematics Simulation of Parallel Robots for Ankle Rehabilitation. IEEE International Conference on Mechatronics and Automation. 2006. pp. 1109- 1113. DOI: https://doi.org/10.1109/ICMA.2006.257780
K. Chou-Ching, M. Ju, S. Chen, B. Pan. “A Specialized Robot for Ankle Rehabilitation and Evaluation”. Journal of Medical and Biological Engineering. Vol. 28. 2008. pp. 79-86.
Y. Tsoi, H. Xie, S. Q. Design and Control of a Parallel Robot for Ankle Rehabiltation. International Conference on Mechatronics and Machine Vision in Practice. 2008. pp. 515-520. DOI: https://doi.org/10.1109/MMVIP.2008.4749585
C. Syrseloudis, I. Emiris: A Parallel Robot for Ankle Rehabilitation-Evaluation and its Design Specifications. 8th IEEE International Conference on Bioinformatics and Bioengineering. 2008. pp. 1-6. DOI: https://doi.org/10.1109/BIBE.2008.4696826
C. Syrseloudis, I. Emiris, C. Maganaris, T. Lilas. “Design Framework for a Simple Robotic Ankle Evaluation and Rehabilitation Device”. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 2008. pp. 4310-4313. DOI: https://doi.org/10.1109/IEMBS.2008.4650163
C. Syrseloudis, I. Emiris, T. Lilas, A. Maglara.” Design of a Simple and Modular 2-DOF Ankle Physiotherapy Device Relying on a Hybrid SerialParallel Robotic Architecture”. Journal of Applied Bionics and Biomechanics, Special Issue on Assistive and Rehabilitation Robotics. Vol. 8. 2011. pp.1-14. DOI: https://doi.org/10.1155/2011/592131
K. Homma, M. Usuba. Development of Ankle Dorsiflexion/Plantarflexion Exercise Device with Passive Mechanical Joint. 10th IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics. 2007. pp. 292- 297. DOI: https://doi.org/10.1109/ICORR.2007.4428440
A. Blanco, H. Azcaray, L. Vela, R. Vázquez Bautista. Prototipo virtual de un rehabilitador de tobillo. IX Congreso Internacional sobre Innovación y Desarrollo Tecnológico - CIINDET 2011. Cuernavaca, México. Noviembre 23-25. 2011. pp. 1-6.
H. Sira, “Sliding Mode Control of the PrismaticPrismatic-Revolute Joint Mobile Robot with a Flexible Joint”. Lecture Notes in Control and Information Sciences. Vol. 259. 2000. pp. 421-441.
M. Spong, S. Hutchinson, M. Vidyasagar. Robot Modeling and Control. 2a . ed. John Wiley & Sons Inc. 2005. pp. 253-267.
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