PRÒTESIS COMERCIALES
PRÒTESIS ROBOTIZADAS
En esta subsunción se presentan algunas prótesis robotizadas que ya son comerciales y otras que están en fase de investigación.
Aquí se caracterizan como prótesis robóticas aquellas que tiene una fuente de energía propia, un actuador, y sensores que permiten leer los movimientos deseados por el usuario. Por lo tanto también se requiere un sistema de procesamiento de esas señales (aun en su forma mas básica) para poder convertir esas señales en movimientos de los actuadores. En esta definición no es necesario que el sistema provea de retroalimentación al
usuario.
Mano Mio-eléctrica (Otto Bock).- Esta mano tiene una fuerza de agarre (100N) y una velocidad (300 mm/s), se pueden agarrar objetos rápidamente y con precisión. Se puede seleccionar un total de 6 programas diferentes con ayuda del MyoSelect 757T13 y ajustarlos a la indicación del cliente como corresponda. Permiten una adaptación optima a las necesidades y capacidades del usuario de la prótesis.
Figura 3: [4] Prótesis MyoHand
8.1 Mano electrónica (Otto Bock).- Esta mano tiene el Control Dinámico de Modo (DMC en ingles) la velocidad y la fuerza de aprehensión se regulan de forma proporcional a la fuerza de la señal muscular. Este control también se caracteriza por un nuevo tipo de modo de seguridad: Después de agarrar una vez con la máxima fuerza, se requiere una señal EMG ligeramente mas alta para abrir la mano. Esto evita que la mano se abra debido a una contracción involuntaria del musculo. El control Digital Twin combina en una sola mano ambos controles clásicos: el digital y el control por doble canal.
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Figura 4: [10] Prótesis MyoHand
8.2 Codo-Antebrazo ErgoArm (Otto Bock).- ErgoArmR, ErgoArmR plus, ErgoArmR Hybrid plus y ErgoArmR Electronic plus son cuatro componentes de codo que facilitan el tratamiento myoelectrico en altos niveles de amputación.
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Figura 5: [10] Prótesis Codo-Antebrazo
Cuanto mas alto es el nivel de amputacion, mayores son las demandas en la tecnica de protetizacion. El montaje tanto del ErgoArmR Electronic plus como del ErgoArmR Hybrid facilitan la protetizacion myoelectrica en niveles altos de amputacion.
El 12K44 ErgoArmR Hybrid plus se recomienda para protesis hibridas con una mano myoelectrica y una articulacion de codo con cable de traccion. Gracias a la conexion facil "EasyPlug", todos los cables eléctricos desaparecen en el interior de la protesis para que pasen desapercibidos y esten protegidos.
8.3 Prótesis Bionica I-Limb.- Es una mano biónica cuyos dedos son controlados independientemente y por lo tanto permiten una gran cantidad de movimientos. La mano I-limb ya ha sido implantada en pacientes de varios países [12].
Figura 6: [4] Mano I-limb
8.4 El Brazo de Luke.- Ha sido diseñado para que posea cuatro características como lo son: ligero, ágil y contener múltiples controladores. El diseño modular permite configura la prótesis para cada amputado (dependiendo del nivel de amputación). El peso del brazo es el de una mujer promedio El brazo de Luke tiene 24 grados de libertad. Además, tiene 12 microprocesadores y contiene sensores de realimentación de fuerza para mejorar el control.
El brazo se puede mover con señales nerviosas, musculares, o utilizando sensores de presión en la planta del pie [7].
El brazo de Luke es producto de un plan estrategico para el desarrollo de protesis roboticas iniciado por la DARPA en EU que a invertido al menos $71.2.
Figura 15: [7] Brazo de Luke
8.5 Prótesis de rodilla Power Knee (Ossur).- Es la primera prótesis de rodilla que remplaza la función muscular perdida a través de una fuente activa de potencia (un actuador electrico) que permite generar la propulsión necesaria para el caminado y también en actividades como lo son levantarse de una silla de ruedas o subir las escaleras.
La Power Knee contiene un arreglo de sensores, incluyendo giroscopios, células de presión, celdas de cargas, sensores angulares y el Modulo de propia recepción Artificial en la Pierna de sonido (utiliza un sensor de sonido que permite conocer el ritmo de la pierna sana).
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Figura 16: [4] Prótesis de rodilla instalada.
El sistema contiene un microprocesador que utiliza la información de los sensores para lograr un caminado similar al humano.
La información proveida por sistema sensorial del sonido lateral permite regenerar la verdadera cinemática del caminado mientras anticipa la función requerida cuando las condiciones de caminado cambian.
8.6 Prótesis de pie Propio foot (Ossur).- Los acelerómetros miden en tiempo real el movimiento a una velocidad de 1600 ciclos por segundo. Siguiendo la ruta del tobillo a través del espacio, el sistema define las características del caminado y los eventos, incluyendo el golpe del talón y el movimiento para dejar el suelo.
Una tarjeta de control recibe un flujo constante de señales del sistema de inteligencia artificial. El controlador comanda a un actuador lineal para que las fuerzas y posiciones del pie se adecuen durante el caminado.
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Figura 17: [10] Propio Foot
Como se puede ver el la figura, existen 5 elementos principales del sistema mecánico: un motor de d.c., una transmisión, un resorte en serie, un resorte en paralelo unidireccional, y una prótesis del pie de plástico. Los tres primeros elementos son combinados forman un sistema llamado Actuador Elástico en Serie (SEA).
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Figura 18: [10] Esquema del tobillo
8.7 Prótesis Visuales.- Las prótesis visuales pueden crear una sensación de visión activando eléctricamente las celulas nerviosas del sistema de visión. Las prótesis pueden convertir imágenes desde una cámara en patrones de estimulación eléctrica aplicada a una membrana mediante un estimulador neuronal implantado.
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Figura 19: [11] Prótesis de retina con videocámara
En la figura 19 se puede ver el concepto de una prótesis de retina que captura una imagen con una cámara de video. La información de la imagen se procesa y es transmitida vía Wi-Fi al estimulador implantado, el cual estimula la retina en un patrón.
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Figura 20: [11] Concepto de una prótesis de retina.
Conclusiones
En este artículo se presento una revisión de las prótesis robóticas actuales. Se realizo una clasificación de los tipos de prótesis, por funcionamiento, actuación y modo de control.
Se explica porque es útil el desarrollo de prótesis robóticas, y los principales retos que existen para crear prótesis fiables y de alto rendimiento que emulen apropiadamente el comportamiento de los miembros que sustituyen.
Una de las principales limitaciones por la cual el desarrollo de prótesis robóticas comerciales no se ha arraigado es el relativamente pequeño número de personas que lo necesitan
El camino por recorrer aun es largo, ya que la tecnología de los componentes de una prótesis robótica es cara y el número de personas amputadas es relativamente bajo, dificultando así el desarrollo de productos comerciales.
El Brazo de Luke es un ejemplo de la tecnología existente que permite el desarrollo de prótesis con un alto grado de destreza y robustez, y en el futuro a medida que se haga más económica la tecnología es muy posible que prototipos como este se conviertan en productos comercialmente atractivos y de uso generalizado.
