Diseño y control de dispositivos robóticos para la administración temprana de terapias de neuro-rehabilitación

Resumen

La presente tesis se enmarca dentro del campo de la neuro-rehabilitación del miembro superior asistida por dispositivos robóticos aplicadas a personas que han sufrido un accidente cerebrovascular. En la primera parte de la tesis, se presenta un nuevo dispositivo robótico basado en tecnología neumática para la aplicación temprana de terapias de rehabilitación del miembro superior. Este nuevo dispositivo está diseñado para administrar terapias basadas en técnicas de facilitación neuromuscular propioceptiva y para la realización de tareas basadas en actividades de la vida diaria. Una de las características principales de este dispositivo es su capacidad para realizar terapias con el paciente en posición de sedestación o en decúbito supino. Gracias a esta característica el dispositivo puede ser empleado en todas las fases del proceso de rehabilitación. Siendo el objetivo final de este dispositivo conseguir la máxima recuperación motora, cognitiva y funcional del miembro superior de la persona afectada. En la segunda parte de la tesis se presentan nuevas técnicas de control aplicadas a neuro-rehabilitación asistida por robots donde se integra el estado y comportamiento del paciente dentro del lazo de control del sistema. La principal novedad de este sistema es el empleo de múltiples señales fisiológicas (ritmo cardíaco, frecuencia respiratoria, conductividad y temperatura de la piel) e información cinética y dinámica (posición, velocidad, aceleración y fuerza) para modificar de forma adaptativa y dinámica la asistencia del dispositivo robótico y la realimentación multimodal proporcionada por el entorno de realidad virtual durante la ejecución de terapias de rehabilitación. Para cumplir con este objetivo se construye una nueva plataforma robótica y se diseñan técnicas de control para maximizar la motivación y participación del paciente durante la terapia en función de la estimación de su estado fisiológico y de distintos parámetros que miden su destreza en la realización de la terapia. Por otra parte, la plataforma diseñada tiene dos interesantes características adicionales: i) la capacidad de valorar continuamente el proceso de recuperación desde el punto de vista funcional; ii) permite la realización de terapias de rehabilitación seguras desde el punto de vista de la monitorización del paciente mediante sensores biomédicos e inerciales. Como conclusión en la presente tesis se presentan nuevos avances en el campo de la neuro-rehabilitación asistida por dispositivos robóticos, destacando entre ellos el diseño de una nueva plataforma robótica para la administración temprana de terapias de neurorehabilitación, la inclusión del estado fisiológico y biomecánico del paciente dentro del lazo de control del dispositivo robótico y la seguridad en la interacción hombre-robot mediante el empleo de accionamientos intrínsecamente seguros.