Control predictivo para el seguimiento de trayectorias en un exoesqueleto de asistencia en la rehabilitación de movilidad articular en la mano

Bonilla Betancourth, Daniel Santiago

Control predictivo para el seguimiento de trayectorias en un exoesqueleto de asistencia en la rehabilitación de movilidad articular en la mano

dc.contributor.advisor	Alvarado Rojas, Catalina
dc.contributor.advisor	Colorado Montaño, Julián David
dc.contributor.author	Bonilla Betancourth, Daniel Santiago
dc.contributor.evaluator	Patiño Guevara, Diego Alejandro
dc.contributor.evaluator	Calderón Bocanegra, Francisco Carlos
dc.coverage.spatial	Colombia	spa
dc.date.accessioned	2023-03-14T12:14:39Z
dc.date.available	2023-03-14T12:14:39Z
dc.date.created	2022-11-29
dc.description.abstract	Un accidente cerebrovascular (ACV) puede causar un significativo daño neurológico, afectando al paciente en la pérdida de la función motora de sus manos. La demanda de terapias de rehabilitación son fundamentales, creando una ventana de oportunidades para nuevos dispositivos que asistan en el proceso de rehabilitación. Los dispositivos de rehabilitación para la mano han sido diseñados para proveer terapias de rehabilitación, permitiendo acelerar el progreso al garantizar un trabajo intenso, repetitivo y altamente confiable, a partir del control de movimiento y un constante monitoreo de la condición del paciente. En este documento, se propone el uso de un exoesqueleto robótico para asistir las terapias de rehabilitación de la mano, por medio de un sistema de identificación de gestos y un control predictivo. El trabajo está dividido de la siguiente manera: i) revisión del estado del arte en los ámbitos más relevantes que conciernen al proyecto de investigación, tales como: la anatomía de la mano, adquisición y procesamiento de señales mioeléctricas, sistemas de rehabilitación y controladores. ii) adquisición y procesamiento de señales de electromiografía, donde se utilizan algoritmos de aprendizaje de máquina para identificar el gesto realizado por un usuario, a partir del análisis y procesamiento de las señales musculares obtenidas de sensores de electromiografía. iii) desarrollo de la estrategia de control predictiva. Se obtiene el modelo del actuador, al cual se le aplica el control con los parámetros sintonizados para el seguimiento de trayectorias preestablecidas. iv) estructura mecánica del exoesqueleto. Partiendo de un diseño previo, se realiza un análisis de estrés mecánico para identificar posibles fallas por concentración de esfuerzos y se corrigen al rediseñar la estructura. Al final del documento se encuentran las conclusiones y trabajo futuro que se pueden identificar de los resultados obtenidos del trabajo presente.	spa
dc.description.abstractenglish	A cerebrovascular accident (CVA) can cause significant neurological damage, affecting the patient with an alteration of the motor function in the hands. The demand for rehabilitation therapies in the hand has increased, creating opportunities for new devices to assist the rehabilitation process. Hand rehabilitation devices have been designed to provide rehabilitation therapies, allowing progress to be accelerated by providing intense, repetitive and highly reliable work, based on movement control and constant monitoring of the patient's condition. In this thesis, the use of a robotic exoskeleton to assist hand rehabilitation with a gesture identification system and predictive control is proposed. The document is divided as follows: i) review of the state of the art in the most relevant areas that concern the research project, such as: the anatomy of the hand, acquisition and processing of myoelectric signals, rehabilitation systems and controllers. ii) acquisition and processing of myoelectric signals, where machine learning algorithms are used to identify the gesture made by the user, by means of the analysis and processing of muscular signals obtained with electromyography sensors. iii) development of the predictive control strategy. The model of the actuator is obtained, and the control is appilied with the tuned parameters for the follow-up of pre-established trajectories. iv) mechanical structure of the exoskeleton. Starting from a previous design, a mechanical stress analysis is carried out to identify possible failures due to stress concentration and are corrected when redesigning the structure. At the end of the document are the conclusions and future work that can be identified from the results obtained from the present work.	spa
dc.description.degreelevel	Maestría
dc.description.degreename	Magíster en Ingeniería Electrónica
dc.description.orcid	https://orcid.org/0000-0003-3428-9546	spa
dc.description.sponsorship	Pontificia Universidad Javeriana	spa
dc.format	PDF
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.doi	https://doi.org/10.11144/Javeriana.10554.63723
dc.identifier.instname	instname:Pontificia Universidad Javeriana
dc.identifier.reponame	reponame:Repositorio Institucional - Pontificia Universidad Javeriana
dc.identifier.repourl	repourl:https://repository.javeriana.edu.co
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/10554/63723
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Pontificia Universidad Javeriana
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeniería
dc.publisher.program	Maestría en Ingeniería Electrónica
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.licence	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional
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dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Rehabilitación de mano
dc.subject	Robótica
dc.subject	Exoesqueleto
dc.subject	Señal mioeléctrica
dc.subject	Control predictivo
dc.subject	Aprendizaje de máquina
dc.subject.armarc	Maestría en ingeniería electrónica - Tesis y disertaciones académicas
dc.subject.armarc	Robótica	spa
dc.subject.armarc	Aprendizaje de máquinas	spa
dc.subject.armarc	Rehabilitación medica	spa
dc.subject.keyword	Hand rehabilitation
dc.subject.keyword	Robotics
dc.subject.keyword	Exoskeleton
dc.subject.keyword	Myoelectric signal
dc.subject.keyword	Predictive control
dc.subject.keyword	Machine learning
dc.title	Control predictivo para el seguimiento de trayectorias en un exoesqueleto de asistencia en la rehabilitación de movilidad articular en la mano	spa
dc.title.english	Predictive control for trajectory tracking in an assistance exoskeleton in the rehabilitation of joint mobility in the hand	spa
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.driver	info:eu-repo/semantics/masterThesis
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría