Ítem
Acceso Abierto
Interacción en la marcha asistida con Caminador Robótico: Evaluación con pacientes en actividades de la vida diaria y la integración de clínicos en el ciclo de control
Título de la revista
Autores
Silva Suárez, Natalia del Pilar
Fecha
2019
Directores
Cifuentes García, Carlos Andrés
Múnera Ramirez, Marcela Cristina
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
Universidad del Rosario
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Resumen
La proporción de la población que sufre problemas de movilidad en miembros inferiores con el paso de los años se ha venido incrementando y sumado con el crecimiento de la población mayor a 60 años que corresponde a la comunidad con mayor discapacidad física y cognitiva, se han desarrollo diferentes dispositivos para asistencia en marcha: en este grupo se encuentran los Caminadores Robóticos, los cuales por medio de la interacción Humano-Robot (HRI), permite al usuario comunicación física y cognitiva. La interacción HRI es usada en distintos campos como el de la rehabilitación para potenciar la terapia y colaborar al profesional clínico para reducir el esfuerzo físico y enfocar sus capacidades en otras actividades en beneficio del proceso de recuperación del paciente. De forma anexa, el caminador robótico por medio de su funcionalidad a partir de componentes de tecnología robótica y electrónica, y la interacción natural con el paciente, permite ser usado como dispositivo de asistencia para movilización en entornos cotidianos, especialmente enfocado a la asistencia en adultos mayores. De este modo este trabajo presenta el desarrollo de dos estudios experimentales. El primero enfocado en la simulación de un entorno virtual en donde se desempeña el funcionamiento de un SmartWalker (SW) por una ruta establecida que implementa estrategias de control de operación remota generando una respuesta física y cognitiva sobre el participante, que corresponde a profesionales clínicos del campo de la rehabilitación permitiendo controlar la dirección de movimiento del SW para reducir el error en contraste con la ruta apropiada mediante un dispositivo háptico. La evaluación de los datos implica el cálculo del error de estimación entre la trayectoria ideal y la desarrollada por el participante, de igual manera se aplica un cuestionario de aceptación, usabilidad y expectativas bajo las escalas de Likert del 1 al 5 para calcular el criterio del profesional con respecto a los modos de realimentación. Esta evaluación tiene como objetivo evaluar el potencial de integrar a los clínicos en el ciclo de control en el uso de caminadores robóticos. De los resultados de este estudio se encontró que existen diferencias significativas entre los dos grupos de profesionales para los modos de realimentación correspondientes al visual y el que relaciona la respuesta háptica-visual. De modo que son los terapeutas ocupacionales los que tuvieron mejor desempeño en dichas pruebas, con un error de estimación cinemática para el modo visual de 0,21 inferior al de los fisioterapeutas (0,25) y para el háptico- visual de 0,25 inferior al 0,48 de los fisioterapeutas. El segundo estudio investigación se basa en el funcionamiento del caminador robótico AGoRA Smart Walker para ser probado en la población referente a adultos mayores con el fin de evaluar el modo de marcha bajo diferentes situaciones de la vida diaria en las que se encuentran el cambio de inclinación, curvas y terrenos lineales, recreando los espacios habituales de un lugar de vivienda. El análisis es basado en la recolección de los datos propuestos por los sensores que adopta el SW y los del sensor inercial inalámbrico (G-Walk), de tal forma que se evalúen los parámetros de odometría y marcha con la asistencia del caminador únicamente para el desplazamiento por rampa en subida y bajada, y en el caso del desplazamiento lineal corto con y en ausencia del robot. Los resultados para este estudio demostraron que en el desplazamiento en ascenso y descenso de las variables velocidad angular y lineal, no exhibieron diferencias significativas. Respecto a la fuerza inicial ejercida en subida y bajada con valores de 0,86N y 0,56N respectivamente, esta variable demostró diferencias significativas y es tomada como un criterio de contraste para el uso del caminador robótico en actividades de la vida diaria. Teniendo en cuenta el error de estación cinemática, la diferencia no es relevante en situación de subida (0,78) con respecto al trayecto en bajada (0,75), de tal modo que aunque el desempeño es mejor en subida no representa una diferencia significativa entre ambas situaciones. Los datos para el trayecto lineal demostraron que con una velocidad de 1,34 m/s sin caminador robótico, en comparación con el valor de 0,79 m/s para la prueba con caminador robótico, la variable velocidad es representativa y demuestra diferencias significativas entre usar o no el dispositivo de asistencia. Del mismo modo, el tiempo que tarda el participante en realizar el recorrido es inferior sin el caminador (15,6 s), con respecto al realizado con el caminador robótico (21,9 s) siendo una variable contundente para evaluar el dispositivo en situaciones cotidianas en vivienda. La variable cadencia de pasos sin caminador fue de 118,9 pasos/min, en contraste con el uso del dispositivo de 101,18 pasos/min, que representa una diferencia significativa. La longitud de zancada de los resultados obtenidos no demuestra diferencias entre el uso del caminador y sin él, con valores de 1,08 m y 1,09 m respectivamente.
Abstract
tion of the population that suffers from mobility problems in the lower limbs over the years has been increasing and added to the growth of the population over 60 years that corresponds to the community with greater physical and cognitive disabilities, have developed different devices for assistance in progress: in this group are the Robotic Walkers, which through the Human-Robot interaction (HRI), allow the user physical and cognitive communication. The HRI interaction is used in different fields such as rehabilitation to enhance therapy and collaborate with the clinical professional to reduce physical effort and focus their abilities on other activities to benefit the patient's recovery process. In an annexed way, the robotic walker, through its functionality based on electronic and robotic technology components, and the natural interaction with the patient, allows it to be used as an assistive device for mobilization in everyday environments, especially focused on adult assistance. greater. Thus, this work presents the development of two experimental studies. The first focused on the simulation of a virtual environment where the operation of a SmartWalker (SW) is carried out along an established route that implements remote operation control strategies generating a physical and cognitive response on the participant, which corresponds to clinical professionals from the rehabilitation field allowing to control the direction of movement of the SW to reduce the error in contrast to the appropriate route using a haptic device. The evaluation of the data implies the calculation of the estimation error between the ideal trajectory and that developed by the participant, in the same way an acceptance, usability and expectations questionnaire is applied under the Likert scales from 1 to 5 to calculate the criterion of the professional regarding feedback modes. This evaluation aims to assess the potential of integrating clinicians into the control cycle in the use of robotic walkers. From the results of this study it was found that there are significant differences between the two groups of professionals for the visual feedback modes and the one that relates the haptic-visual response. Thus, occupational therapists performed the best on these tests, with a kinematic estimation error of 0.21 less than that of physical therapists (0.25) and 0.25 for haptico-visual. less than 0.48 of physical therapists. The second research study is based on the operation of the AGoRA Smart Walker robotic walker to be tested in the population regarding older adults in order to evaluate the way of walking under different situations of daily life in which the change of inclination is found. , curves and linear terrain, recreating the usual spaces of a dwelling place. The analysis is based on the collection of the data proposed by the sensors adopted by the SW and those of the wireless inertial sensor (G-Walk), in such a way that the odometry and gait parameters are evaluated with the assistance of the walker only for the ramp displacement up and down, and in the case of short linear displacement with and in the absence of the robot. The results for this study showed that in the upward and downward displacement of the angular and linear velocity variables, they did not exhibit significant differences. Regarding the initial force exerted on the rise and fall with values of 0.86N and 0.56N respectively, this variable showed significant differences and is taken as a contrast criterion for the use of the robotic walker in activities of daily living. Taking into account the kinematic station error, the difference is not relevant in an uphill situation (0.78) with respect to the downhill path (0.75), so that although the performance is better uphill it does not represent a difference significant between both situations. The data for the linear path showed that with a speed of 1.34 m / s without robotic walker, compared to the value of 0.79 m / s for the robotic walker test, the speed variable is representative and shows significant differences whether or not to use the assistive device. Similarly, the time it takes the participant to complete the tour is less without the walker (15.6 s), compared to the time taken with the robotic walker (21.9 s), being a forceful variable to evaluate the device in situations daily in housing. The variable cadence of steps without a walker was 118.9 steps / min, in contrast to the use of the device of 101.18 steps / min, which represents a significant difference.
Palabras clave
Movilidad , Miembros inferiores , Adultos mayores , Asistencia en marcha , Rehabilitación , Clínico , Entornos cotidianos , Entorno virtual , Estrategias de control , Respuesta física , Respuesta cognitiva , Dispositivo háptico , Agora , Smart walker , G-walk
