Interfaz multimodal para modelado, estudio y asistencia a la marcha humana mediante andadores robóticos

Abstract

En esta tesis doctoral se presenta la concepción, implementación y validación de una interfaz multimodal para el modelado, estudio y asistencia a la marcha humana. Esta interfaz se ha integrado en un andador para conseguir un soporte activo, adaptado, seguro y de fácil manejo para ciertas personas con movilidad muy reducida, que de otro modo quedarían relegados a la silla de ruedas con los problemas fisiológicos que su uso conlleva. Inicialmente, se realiza una revisión del estado del arte de los dispositivos de ayuda a la movilidad y, en especial, un estudio crítico de los andadores. Entre estos dispositivos, se encuentra una clase de elementos conocidos como andadores avanzados o Smart Walkers, tema de interés en la actualidad de numerosos grupos de investigación en Estados Unidos, Europa y Japón. En este estudio, se realiza, además, una clasificación funcional de los andadores avanzados y un análisis detallado de los sistemas más significativos de la literatura en este campo. A partir de este análisis crítico inicial y de las carencias encontradas se propone y se presenta el andador SIMBIOSIS, desarrollo central del trabajo realizado en esta tesis doctoral y dentro del proyecto CYCIT (DPI-2005-07417) con el mismo acrónimo. Con el fin de cubrir las carencias mencionadas, se aborda en profundidad el estudio y la caracterización de la marcha asistida por andadores y la interacción usuario-andador con el fin no solo de conocer mejor el proceso en sí, sino también de utilizar esta información para la obtención de técnicas de procesamiento de señales y de desarrollo de estrategias de control y conducción del andador de forma más natural y segura para el usuario. Con este enfoque, se trata de potenciar el uso de los andadores como herramienta eficiente de compensación funcional y de rehabilitación de la marcha humana. En este contexto se centran las principales aportaciones científicas de este trabajo: la caracterización de la marcha humana con el andador desarrollado, la descripción y el modelado de la interacción entre los dos agentes y su relación con el entorno, la obtención de una metodología de procesamiento de señales y de control centrada en el usuario y su interacción con el andador y, finalmente, la validación funcional del sistema desarrollado con usuarios. El sistema y los métodos desarrollados han sido efectivamente validados de manera experimental con pacientes lesionados medulares con distintos grados de afección y capacidades de locomoción. Los resultados, obtenidos tanto objetivos como subjetivos, se ha considerado satisfactorios en un alto grado y se presentan en la memoria, constatando el potencial del andador desarrollado no solo como elemento de compensación funcional para ciertos sujetos con afecciones de marcha, sino también como elemento rehabilitador para personas con diferentes disfunciones en sus miembros inferiores. Por todo ello, el resultado más significativo del trabajo de esta tesis doctoral ha sido la obtención de una herramienta segura y fiable de asistencia a personas con movilidad muy reducida.