Control Adaptativo Bajo Demanda de un Robot de Rehabilitación del Hombro Usando un Modelo Biomecánico Virtual y Adaptación de Rigidez en Línea

Este documento presenta un marco de control adaptativo Assist-as-Needed (AAN) para un robot de rehabilitación del hombro mejorado por un Modelo Virtual Biomecánico del Robot de Hombro (VBSRM) y un módulo de adaptación de rigidez en línea. El sistema propuesto adapta dinámicamente los niveles de soporte basándose en la interacción del usuario y el esfuerzo motor, garantizando tanto la seguridad como la participación activa durante el entrenamiento de rehabilitación. El VBSRM se calibra primero a las dimensiones antropométricas de cada usuario y se usa para estimar los torques articulares durante el movimiento. El coeficiente de asistencia (t) se actualiza dinámicamente basado en la fuerza de interacción medida del usuario, aumentando el soporte cuando el esfuerzo es bajo y reduciéndolo cuando mejora la participación activa. El controlador AAN presenta un mecanismo de aprendizaje de rigidez en línea basado en gradientes, permitiendo que el sistema ajuste dinámicamente la rigidez articular durante el movimiento en función de los errores de seguimiento y las fuerzas de interacción. Esta adaptación dual mejora la individualización del entrenamiento de rehabilitación. Los experimentos con diez sujetos sanos realizando una tarea de Actividad de la Vida Diaria (ADL) demostraron perfiles de torque mejorados, modulación efectiva de la rigidez y errores de seguimiento de trayectoria reducidos en modos activo y pasivo. El esquema de control propuesto muestra un alto potencial para un entrenamiento de rehabilitación responsivo y específico para el paciente en neurorehabilitación y terapia post-ictus.