Un guante suave basado en actuadores neumáticos en forma de panal para cuidados asistenciales y rehabilitación.

Característica del 30 de agosto de 2023

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por Ingrid Fadelli, Tech Xplore

En los últimos años, robóticos e informáticos han desarrollado una variedad de sistemas altamente innovadores que podrían ayudar a las personas con discapacidad física, mejorar su calidad de vida y ayudar en su rehabilitación. Estos sistemas incluyen tecnologías portátiles suaves, como guantes de asistencia inteligentes.

Muchos guantes inteligentes desarrollados anteriormente se construyeron utilizando actuadores neumáticos (FPA) basados ​​en tela, que son esencialmente textiles que pueden producir movimientos específicos. Si bien algunos de estos sistemas lograron resultados prometedores, normalmente sólo pueden producir unos pocos movimientos con poca fuerza, lo que limita su uso generalizado en rehabilitación y cuidados de asistencia.

Investigadores de la Universidad del Sudeste en China crearon recientemente un nuevo guante suave que podría lograr una fuerza de salida mucho mayor que otros guantes introducidos en el pasado. Este guante, presentado en Transacciones sobre IEEE Transacciones sobre sistemas neuronales e ingeniería de rehabilitación, se basa en un actuador neumático blando con estructura de panal.

"Los FPA convencionales suelen exhibir una fuerza de salida limitada, lo que restringe las aplicaciones de dichos guantes", escribieron Jianwei Lai, Aiguo Song y sus colegas en su artículo.

"Este artículo presenta el desarrollo de un novedoso actuador neumático en forma de panal (HPA) construido con un revestimiento flexible de poliuretano termoplástico (TPU) mediante técnicas de prensado en caliente o soldadura ultrasónica".

El HPA que sustenta el funcionamiento del nuevo guante inteligente realiza movimientos flexionando y plegando una bolsa de aire, lo que significa que no depende completamente de deformaciones físicas ni de la alta presión del aire. Como resultado de su diseño único, el actuador puede permitir que los dedos del guante se doblen más en sus ángulos y agarren objetos con mayor fuerza.

"En comparación con los actuadores neumáticos de doble capa basados ​​en tela (DLFPA) utilizados anteriormente, los HPA producen un notable aumento del 862 % en la fuerza de salida final", explicaron Lai, Song y sus colegas. "Puede producir una fuerza en la punta de 13,57 N a una presión de 150 kPa. La integración de HPA en un guante neumático suave permite facilitar diversas actividades de la vida diaria".

Para evaluar su guante suave, los investigadores llevaron a cabo una serie de ensayos clínicos en los que participaron nueve pacientes que habían perdido la capacidad de mover correctamente la mano tras un derrame cerebral y estaban en rehabilitación física. A estos pacientes se les pidió que movieran los dedos con y sin la ayuda del guante basado en HPA.

Durante sus ensayos clínicos. Los investigadores utilizaron dos pruebas para evaluar la fuerza con la que se movían los dedos y la fuerza de agarre. Esto les permitió evaluar los efectos que tenía el guante en la capacidad de los pacientes para mover los dedos, sujetar objetos y también estimar hasta qué punto los pacientes podían usar adecuadamente sus manos.

"Los resultados experimentales indican que cuando fueron asistidos por el guante, las articulaciones metacarpofalángicas (MCP) e interfalángicas proximales (PIP) de los dedos de los pacientes alcanzaron ángulos de 87,67 ± 19,27° y 64,2 ± 30,66°, respectivamente", dijeron Lai, Song y sus colegas. .

"Además, la fuerza promedio de la punta de los dedos alcanzó 10,16 ± 4,24 N, la fuerza de agarre promedio alcanzó 26,04 ± 15,08 N y la tasa de finalización de las funciones diarias de los pacientes aumentó del 39 % al 76 %. Estos resultados demuestran que el guante suave ayuda eficazmente en los movimientos de los dedos y mejora significativamente el funcionamiento diario de los pacientes".

En el futuro, el guante suave basado en HPA desarrollado por este equipo de investigadores podría comercializarse e introducirse en entornos de atención médica, como una herramienta para la rehabilitación después de accidentes cerebrovasculares o lesiones. Además, podría actualizarse aún más y utilizarse como herramienta protésica, permitiendo a las personas que normalmente no pueden mover las manos realizar tareas manuales básicas.

Más información: Jianwei Lai et al, Un novedoso guante suave que utiliza actuadores neumáticos en forma de panal (HPA) para ayudar en las actividades de la vida diaria, Transacciones IEEE sobre sistemas neuronales e ingeniería de rehabilitación (2023). DOI: 10.1109/TNSRE.2023.3302612

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