Revista de fisioterapias novedosas

Abstracto

Control de impedancia variable basado en un modelo de estimación de impedancia con señales EMG durante tareas de extensión y flexión para un sistema robótico de rehabilitación de miembros inferiores

Baoping Yuan, Masashi Sekine, José González, José Gómez Tames y Wenwei Yu

Los dispositivos robóticos de rehabilitación podrían utilizarse como una herramienta eficaz para restaurar la funcionalidad del movimiento deteriorado. Debido a la naturaleza cooperativa humano-robot de la rehabilitación, se espera que estos sistemas estén orientados al usuario, es decir, deben controlarse considerando las características dinámicas de los usuarios. En este artículo, propusimos un control de impedancia variable, en el que la impedancia deseada de un sistema se configuró para que coincidiera con la rigidez de la articulación humana estimada a partir de las señales de electromiograma (EMG) registradas. Se realizaron dos experimentos en este trabajo. El objetivo del primer experimento (Experimento-1) fue estudiar la relación entre EMG y el cambio de impedancia en tareas de extensión y flexión de la articulación de la rodilla. Con base en los datos registrados, se propuso un modelo no lineal para expresar la relación entre EMG y cambio de impedancia. Los resultados muestran que la raíz cuadrada media de las señales EMG (RMS-EMG) de los músculos objetivo aumenta, a medida que aumenta el módulo elástico especificado para ambas tareas, pero hay una diferencia significativa (p < 0,01, prueba t) entre la tarea de extensión y flexión. El segundo experimento (Experimento-2) fue confirmar la efectividad del control de impedancia variable con los modelos dependientes del movimiento adquiridos en el Experimento-1. Se probaron cuatro políticas de control diferentes, es decir, NA: Sin asistencia; FO: usando el modelo de impedancia EMG de la tarea de flexión; EO: usando el gráfico de impedancia EMG de la tarea de extensión; FE: usando dos modelos de impedancia EMG de la tarea de flexión y extensión correspondientemente. Los resultados indican que el modelo de control propuesto (FE) logró una discrepancia menor (p < 0,01, prueba t) entre el ángulo deseado y el ángulo alcanzado que el control con casos EO o NA. Además, una pequeña suma de RMS_EMG del control de impedancia variable con modelos dependientes del movimiento denotó menos esfuerzo requerido que el caso NA (p < 0,01, prueba t) o el control con FO (p < 0,01, prueba t). Los resultados también indican que el método propuesto de control de impedancia variable no lineal y dependiente del movimiento logró una discrepancia angular menor (P < 0,05, prueba t) que el control de impedancia variable lineal.