Diseño de Exoesqueleto con base en Cuatro Casos de Estudio de Rehabilitación de Miembro Superior / Design of an Exoskeleton based on Four Cases of Upper Limb Rehabilitation Study

Resumen: En este artículo se presenta un enfoque para rehabilitación pasiva de miembro superior mediante la formulación de cuatro casos de estudio haciendo un análisis de las patologías y los ejercicios que se aplican. Para llevar a cabo la experimentación en los casos propuestos se registraron los datos de las trayectorias de las articulaciones del brazo de un paciente realizando los ejercicios de rehabilitación con un terapeuta. Se diseñó el exoesqueleto ERMIS de siete grados de libertad para emular los movimientos anatómicos en el brazo durante la rehabilitación a partir de los requerimientos de los casos de estudio. Para validar el funcionamiento del exoesqueleto en los casos se simuló el modelo dinámico del ERMIS y se compararon los datos con los datos muestreados de los ejercicios. Al final se presentan los resultados obtenidos de los ejercicios realizados con el exoesqueleto, obteniendo en la precisión un desempeño promedio del 95% en los movimientos de hombro, codo y muñeca al emular la terapia con timón.

Abstract: This paper presents an approach for passive upper limb rehabilitation based on four case studies by analyzing the pathologies and exercises that are applied. To carry out the experimentation in the proposed cases, the data from the trajectories of the patient's arm articulations were registered, performing the rehabilitation exercises with a therapist. The ERMIS exoskeleton´s seven degrees of freedom was designed to emulate the anatomical movements in the arm during rehabilitation from the requirements of the case studies. To validate the exoskeleton performance in the study cases, the ERMIS's dynamic model was simulated and the data were compared with the sampled data of the exercises. At the end, the results obtained from exoskeleton exercises emulating rudder therapy, where shoulder, elbow and wrist movements were showed with an accuracy of 95%.

Design of a twelve-bar planar mechanism for finger orthosis / Diseño de un mecanismo planar de doce barras para órtesis de dedo

Abstract: In the last years, a considerable number of patients with hand mobility problems has been reported; in most of these cases, the patients must spend time in a specialized center to carry out a therapy to rehabilitate damaged parts. This paper presents the design of an orthosis for finger rehabilitation. The novelty of this proposal is that the design is formed by rigid links and three semicircular sliders with a center of rotation coincident with the finger joints; moreover, the synthesis of these sliders is realized in a new and simple way. The mechanism is designed to be compact enough to be used by a person during a whole day; it is formed by twelve links and allows the three finger phalanxes to be flexed simultaneously. The mechanism is coupled only to the dorsal side of the hand and has no interference when grasping objects, in such a way that the orthosis presented in this paper enables the patient to perform the Activities of Daily Living. The synthesis of the mechanism presented in this paper focuses on the middle finger, nevertheless, it is possible to use the same configuration for the others fingers only by scaling.

Resumen: En los últimos años un considerable número de pacientes con problemas de movilidad en las manos ha sido reportado; en la mayoría de los casos, los pacientes deben pasar un tiempo determinado en un centro especializado para llevar a cabo una terapia para rehabilitar las partes afectadas. En este artículo se presenta el diseño de una ortesis para rehabilitación de un dedo. La novedad de esta propuesta es que el diseño está formado por eslabones rígidos y tres correderas semicirculares, cuyo centro de rotación coincide con el centro de rotación de los dedos; además, la síntesis de estas correderas se realizó de una manera sencilla y nueva. El mecanismo diseñado es suficientemente compacto para ser utilizado por una persona durante un día entero; está formado por doce eslabones y permite que las tres falanges se muevan simultáneamente. El mecanismo es acoplado al dorso de la mano para no interferir con la sujeción de objetos, y por tanto permitir el desarrollo de las actividades de la vida diaria. La síntesis del mecanismo presentada en este artículo se enfoca en el dedo medio, sin embargo es posible usar la misma configuración para los otros dedos, solo escalando el mecanismo.

Robots modulares para cirugía mínimamente invasiva / Modular Robots for Minimally Invasive Surgery

Este artículo se enfoca en las consideraciones que se deben tomar en cuenta sobre el diseño de robots modulares que permitan auxiliar al médico en intervenciones de CMI (Cirugía Mínimamente Invasiva). Se presenta el estado del arte de los sistemas robóticos modulares tanto re-configurables como auto re-configurables, así como los dispositivos y materiales quirúrgicos usados en cirugía de mínima invasión con el fin de tomarlos como referencia en las propuestas de diseño, considerando la normatividad para dispositivos médicos y con un enfoque de diseño para dispositivos de ablación durante laparoscopías abdominales.

This article concerns the aspects that have to be taken into account for mechanical design of modular robots to be used as a surgical tool in MIS (Minimally Invasive Surgery) interventions. For this purpose, several works concerning modular, reconfigurable and autoreconfigurable robots are presented. Materials and surgical devices that are used for MIS are taken into account as a reference for modular and reconfigurable robots design considering regulations on medical devices and technology. The information presented in this document is oriented to abdominal ablations in laparoscopic interventions.