Antecedentes y objetivos del proyecto

En el Cap´ıtulo 1 se han presentado algunos de los andadores inteligentes m´as importantes encontrados en la literatura. El considerable n´umero de grupos de investigaci´on en Europa, Estados Unidos y Jap´on que dedican l´ıneas de investi- gaci´on al desarrollo de este tipo de dispositivos de ayuda a la movilidad evidencia la relevancia del tema en la actualidad. Como se ha mencionado anteriormente, los trabajos abordados por los andadores presentados anteriormente se centran principalmente en aspectos de navegaci´on y guiado asistido, prestando menos atenci´on a los temas relacionados con la descarga parcial del peso y la estabilidad durante la marcha y, sobre todo, a la utilizaci´on de distintos canales de comuni- caci´on hombre-maquina. Del mismo modo, el estudio y la caracterizaci´on de la marcha con andadores no son temas abordados por la mayor´ıa de los proyectos de investigaci´on.

De esta manera, el andador propuesto en el proyecto SIMBIOSIS, que ser´a pre- sentado en esta secci´on, est´a enfocado, por un lado, al confort, la seguridad y estabilidad durante la marcha junto a la reducci´on de la energ´ıa de empuje. Esto se propone a trav´es del desarrollo de una interfaz multimodal y de la fusi´on sen- sorial de subsistemas responsables de la adquisici´on e interpretaci´on de acciones o posturas adoptadas en la marcha tanto con los miembros inferiores como con los superiores. Se pretende aprovechar las ventajas de los andadores (estabilidad lateral, aumento de la base de soporte, descarga parcial del peso) y minimizar las desventajas de los andadores convencionales tipoRollator a trav´es del control del movimiento de las ruedas del mismo, disminuyendo el riesgo de ca´ıdas, a˜nadiendo plataformas para el soporte parcial del peso del usuario, con el fin de extender el potencial uso de este tipo de andadores a m´as personas con distintas patolog´ıas sin comprometer los patrones naturales de la marcha humana.

As´ımismo, de los estudios realizados en el Grupo de Bioingenier´ıa, surgi´o la necesidad de conocer en detalle el proceso de la marcha humana asistida por andadores para mejor adaptar el dispositivo a las necesidades del usuario.

Ciertos aspectos relacionados con las ayudas f´ısicas que se han indicado an- teriormente fueron contemplados en el proyecto preliminar “Andador Pseudo- rob´otico de Alta Seguridad (ASAS)”, un andador activo para la rehabilitaci´on y el mantenimiento de la movilidad natural desarrollado por el Grupo de Bioinge- nier´ıa del IAI - CSIC, [97], v´ease la figura 2.12.

Este andador es una modificaci´on de un producto comercial. Las mejoras pasivas adoptadas se basaron en modificar la estructura general consiguiendo la ampliaci´on de la anchura de la base, la adici´on de apoyos para los antebrazos y

2.5. PROYECTO SIMBIOSIS. PLATAFORMA PARA CARACTERIZACI ´ON Y ASISTENCIA A LA MARCHA69

la instalaci´on de los elementos de mayor peso en la parte inferior del dispositivo. Estas modificaciones mejoraron la estabilidad durante la marcha. Adem´as, se han incorporado motores en las ruedas traseras con cierto control de velocidad. Estos motores son controlados a trav´es de dos pulsadores instalados uno en cada manillar del andador a la altura del dedo pulgar.

Figura 2.12: Andador Pseudorob´otico de Alta Seguridad (ASAS).

Aunque los resultados obtenidos en la validaci´on cl´ınica del Proyecto ASAS fueron bastante satisfactorios, [98], el dispositivo presenta carencias principal- mente en lo que se refiere a la interfaz con el usuario. En realidad, cada pulsador comanda el motor correspondiente del mismo lado, es decir, por ejemplo al pul- sar el bot´on de la mano derecha, el motor de la rueda derecha se activa. De esta manera, para moverse en l´ınea recta, el usuario debe mantener presionados los dos botones durante todo el tiempo. Para realizar una curva, debe presionar ´uni- camente uno de ellos. Este sistema no es natural y requiere cierto entrenamiento por parte del usuario.

De esta manera, como una evoluci´on del proyecto ASAS se ha propuesto el proyecto SIMBIOSIS - “Plataforma multisensorial biomec´anica de cooperaci´on predictiva hombre-m´aquina en robots m´oviles de servicios. Desarrollo de una aplicaci´on de asistencia personal de ayuda a la movilidad”.

En dicho proyecto se trata de estudiar e implementar un nuevo sistema de guiado del andador mediante una interfaz multimodal. Esta interfaz engloba el desarrollo y la adaptaci´on de una serie de sensores biomec´anicos para identificar ciertas posturas, gestos e intenciones para construir una plataforma de mando y control de robots en general. El proyecto se orienta al guiado asistido de robots aplic´andose en particular a un andador robotizado para ayuda a personas con movilidad reducida.

Adem´as, en esta tesis doctoral, de forma complementaria a lo propuesto en el proyecto en cuesti´on, se pretende generar conocimiento relativo al proceso de

la marcha humana con andadores, obteniendo un modelo descriptivo de dicho proceso.

En este contexto, las interfaces multimodales proponen una estrategia de com- binaci´on de los diversos canales en los distintos niveles de interacci´on hombre- m´aquina, generando sistemas naturales de comunicaci´on y m´as robustos, con mejor comprensi´on del fen´omeno fisiol´ogico a trav´es del empleo de t´ecnicas de fusi´on de datos, [72].

Mediante el Proyecto SIMBIOSIS se pretende generar nuevos conocimientos y desarrollar t´ecnicas innovadoras, poniendo a punto nuevos sensores y sistemas de mando de robots al tiempo de resolver una aplicaci´on de ayuda a personas con ciertas dependencias.

Se trata de estudiar y dise˜nar un sistema no autoportado intuitivo de coope- raci´on hombre-robot aprovechando las capacidades naturales de expresi´on e in- tenci´on de posturas y evoluciones de las propias extremidades inferiores de la persona.

Para este prop´osito se han desarrollado e integrado en una plataforma una serie de sensores propioceptivos tanto autoportados sobre las mismas estructuras corporales como otros externos circundantes a la persona situados sobre el pro- pio robot o instalados en el entorno. Adem´as, se ha utilizado el laboratorio de an´alisis de movimiento del Grupo de Bioingenier´ıa (IAI-CSIC) para la obtenci´on de par´ametros de la marcha humana. De esta forma, tal como se presentar´a en los cap´ıtulos que siguen, se ha obtenido informaci´on de la interacci´on hombre- m´aquina en miembros superiores e inferiores y sus evoluciones y, de un modo predictivo, se realiza la estimaci´on de las intenciones de movimiento mediante la medida de fuerzas asociadas a estas intenciones.

Los datos obtenidos son procesados de un modo integrado en una arquitectura electr´onica sirviendo de base para el guiado del sistema por accionamiento de dos motores instalados en las ruedas traseras.