Modelado cinemático, dinámico y validación de un dispositivo robótico asistencial para rehabilitación de rodilla

Abstract

La articulación de la rodilla está frecuentemente expuesta a lesiones en personas de todas las edades. En todos los casos, la terapia física se prescribe para recuperar la fuerza y la movilidad de un paciente. Los dispositivos de asistencia robótica están ganando la atención de la comunidad y apuntan a mejorar la calidad de vida de los pacientes. En este artículo, se propone el diseño mecánico de un dispositivo de rehabilitación de rodilla de enlace de 5 barras basado en la definición de los parámetros físicos de la población colombiana y/o latinoamericana, de acuerdo a los datos de antropometría. Se obtiene el modelo dinámico completo del sistema de rehabilitación propuesto y se realizan las comparaciones respectivas de movimiento con el prototipo real para desarrollar y evaluar estrategias de control apropiadas en trabajos futuros. Para este propósito, se presenta la formulación cinemática del dispositivo y luego se deriva la dinámica utilizando dos enfoques para validar el modelo; se obtiene la ecuación de movimiento utilizando la aproximación de Lagrange y un método algebraico que simplifica el modelado. Ambas aproximaciones producen un modelo único, que se valida en simulación y en ensayos experimentales, mostrando la funcionalidad del sistema y la validez de los modelos cuando se realizan rutinas de rehabilitación.