Control mioeléctrico de un brazo robótico.

LÓPEZ CELANI NM; DI SCIASCIO F; OROSCO E; LEDESMA JN; VALENTINUZZI ME; ECHENIQUE AM

Victoria, Espíritu Santo, Brasil

Congreso; IV Congreso Ibero-Americano sobre Tecnologías de Apoyo a Portadores de Deficiencia; 2006

IBERDISCAP

   Uno de los problemas que enfrenta la sociedad es la integración de las personas con algún tipo de discapacidad, especialmente cuando ésta impide la ejecución de tareas simples y cotidianas. En el caso de las discapacidades motrices existen diversos grados ocasionados por patologías neurológicas, músculo-esqueléticas y traumas. Se ha estudiado intensivamente el uso de señales de electromiografía (EMG) de músculos por encima de la lesión para el control voluntario de los actuadores y la realimentación de fuerzas ejercidas y temperatura mediante sensores de presión y de temperatura. En este trabajo se considera específicamente el control mioeléctrico de miembros superiores, especialmente para personas con malformaciones congénitas o amputaciones. Para tal fin, se utilizaron señales EMG captadas en el muñón del paciente. Estas señales se obtuvieron luego de realizar un mapeo exploratorio y seleccionar los puntos de sensado adecuados para la obtención de la máxima contracción muscular registrable. Para realizar la adquisición directa del EMG se construyeron dos placas de acondicionamiento de señal basadas en un amplificador operacional integrado (AD620 de Analog Devices), un circuito de aislamiento en base a  optoacopladores y un filtro Bessel pasabanda entre 10 y 500 Hz de cuarto orden. La conversión A/D y adquisición en tiempo real se realizó mediante una placa comandada desde Simulink®. Con estos elementos se proporciona la entrada de dos canales electromiográficos para el posterior procesamiento y control en el entorno Simulink, paquete de Matlab®. Para la estimación de un conjunto de parámetros que caractericen las señales EMG, se ensayaron diversos métodos de procesamiento de señales, tanto en el dominio del tiempo como el de la frecuencia. En una primera etapa se adoptó el criterio más simple posible, que consiste en estimar el valor medio y la envolvente de la señal EMG. Esta elección permite acelerar el procesamiento y evitar retardos que pueden fatigar y decepcionar al usuario, lo que constituye una de las causas de rechazo más frecuente. El procesamiento descrito en el párrafo anterior elimina componentes no deseadas de la señal, detecta la envolvente de la misma y selecciona el canal adecuado para el control del brazo, discriminando entre contracción del músculo agonista y antagonista. Posteriormente, mediante un algoritmo sencillo, se traduce la señal en comandos de control en las coordenadas articulares de un brazo robótico para programar la trayectoria punto a punto del mismo. El brazo robótico utilizado es un BOSCH SR-800 (industrial del tipo SCARA) del cual se utiliza sólo un grado de libertad debido a la limitación en el número de canales EMG disponibles. Las pruebas por simulación resultaron satisfactorias, aún cuando la incorporación de nuevos canales y acoplamiento de una pinza son necesarios para el control completo del manipulador. Esta es la primera etapa de un proyecto que  debe proporcionar las bases teóricas y prácticas para que en el futuro pueda efectivamente llegarse al control mioeléctrico de una prótesis de miembro superior. Además, se espera que los amputados puedan incorporarse al mercado laboral a través de manipuladores robóticos con un control similar al presentado.