Desarrollo de una estrategia de control orientada al uso clínico para caminadores inteligentes - Ferro Rugeles, Rubén Darío (Ingeniería Biomédica, 2021)
Actualmente la población está envejeciendo con mayor rapidez, lo que lleva a que más personas tengan dificultades para caminar, debido a los procesos degenerativos naturales de la vida. Por otro lado, existe un porcentaje importante de personas que padecen algún tipo de enfermedad o discapacidad que limita sus procesos de locomoción. Por ello, los avances tecno lógicos, especialmente en robótica móvil, han apostado por dispositivos de asistencia para esta población. A partir de esto, han surgido caminadores inteligentes, dispositivos que involucran sensores, sistemas de control y diferentes componentes electrónicos en su estructura mecánica. En este trabajo, inicialmente se presentá los resultados de un estudio de evaluación de per cepción con personal de salud y rehabilitación, con la finalidad de obtener su opinión acerca de los caminadores inteligentes, sus características y su impacto en terapias de rehabilitación y asistencia. La obtención de la percepción se realizó a través de un cuestionario basado en el cuestionario estándar Quest (Quebec User Evaluation of Satisfaction with assistive Tech nology, Version 2.0). De este estudio se encontraron distintas necesidades, orientadas a la seguridad principalmente e interacción del caminador con el usuario. Se evidenció que los parámetros de seguridad con un porcentaje de 58.62 %, fueron más determinantes para los profesionales de la salud, contra otro tipo de parámetros como diseño, dimensiones, peso, entre otros que presentan los caminadores inteligentes. Posteriormente, para el segundo estudio, se seleccionaron 4 preguntas del primer estudio en focadas a parámetros de seguridad, modalidades y sistemas de monitoreo, seguridad y nave gación, a las cuales se les aplico un análisis estadistico y la prueba de Friedman, para obtener diferencias significativas con la finalidad de tener un criterio de diseño más exacto y profundo, para diseñar una estrategia de control orientada al uso clínico. Para las 4 preguntas, el valor p obtenido fue menor a el nivel de significancia α cuyo valor se fijó en 0.05, resultados que evidenciaban que existían diferencias significativas entre todas las categorías de las preguntas seleccionadas. Con base a los resultados de las 4 preguntas seleccionadas y teniendo en cuenta la prueba de Friedman y el análisis estadístico descriptivo, se diseñó una estrategia de control, que se adaptaba a las necesidades encontradas en primer estudio del proyecto. La estrategia de con trol diseñada involucraba un sistema de detección de obstáculos, con un sistema de frenado de emergencia y dos tipos de realimentación para el usuario, que son realimentación auditiva, por medio de alarmas y comentarios audibles y realimentación visual por medio de alarmas visibles. Con la finalidad de validar la estrategia diseñada, se construyó un mundo virtual, donde se evaluaría el funcionamiento de la estrategia, mediante la simulación de un caminador inteligente. El mundo virtual correspondía a una pista con diferentes tipos de obstáculos, con los cuales interactuaría el caminador inteligente. Finalmente, el tercer estudio, buscaba analizar la usabilidad de la estrategia de control dise ñada en usuarios sanos, los cuales manipulaban el caminador inteligente en el entorno virtual diseñado. En este estudio, se utilizó el cuestionario de usabilidad y aceptación QUEAD (A Questionnaire for the Evaluation of Physical Assistive Devices, Version 1.0), del cual se obtu vo que usabilidad percibida, actitud y comodidad, categorías preguntadas frente a la estrategia de control utilizada por los participantes del estudio, fueron las que más destacaron en los resultados del cuestionario relacionado a la prueba. Lo expuesto anteriormente en los tres estudios realizados para este proyecto, permitieron concluir que para los profesionales de la salud y rehabilitación les parece que los caminadores inteligentes deben principalmente enfocarse en parámetros de seguridad, apoyando y facili tando el proceso de movilidad de los usuarios con problemas de locomoción. De igual manera, se evidenció tanto en la literatura como en el estudio de percepción que los sistemas de detec ción de obstáculos son indispensables en los caminadores inteligentes. Igualmente, este tipo de sistemas deben ser integrados con otro tipo de ayudas y medidas de seguridad para lograr mantener la seguridad de los usuarios lo más alta posible. Esto se vio evidenciado en la es trategia de control diseñada para este proyecto, donde se incluían realimentaciones visibles y audibles para guiar a los usuarios y se incluía un sistema de frenado de emergencia para minimizar lo más posible, que el caminador presentara una colisión con un obstáculo, ya que esto presenta un escenario de bastante riesgo por la posibilidad de que se presente una caída.

Currently, the population is aging at a faster rate, which leads to more people having difficulty walking, due to natural degenerative processes. people have difficulty walking, due to the natural degenerative processes of life. natural degenerative processes of life. On the other hand, there is a significant percentage of people who suffer from some type of disease or disability that limits their locomotion processes. disease or disability that limits their locomotion processes. For this reason, technological advances, especially in mobile robotics, have led to the development of assistive devices for this population. population. As a result, intelligent walkers have emerged, devices that involve sensors, control systems and different sensors, control systems and different electronic components in their mechanical structure. In this paper, we will initially present the results of a perception evaluation study with health and rehabilitation personnel, with the purpose of obtaining their opinion about smart walkers, their characteristics, and their use. about smart walkers, their characteristics and their impact on rehabilitation and assistive therapies. and assistance therapies. Perception was obtained through a questionnaire based on the Quest standard questionnaire (Quebec). the standard Quest questionnaire (Quebec User Evaluation of Satisfaction with assistive Technology, Version 2.0). From this study, different needs were found, mainly oriented to the and interaction of the walker with the user. It was found that the with a percentage of 58.62 %, were more determinant for the health professionals, compared to other health professionals, against other types of parameters such as design, dimensions, weight, among others presented by the smart walkers. Subsequently, for the second study, 4 questions were selected from the first study focused on safety parameters, modalities and monitoring systems, safety and navigation, to which a statistical analysis and Friedman's test were applied to obtain significant differences in order to obtain a significant difference with the purpose of having a more accurate evaluation of the results. significant differences in order to have a more accurate and deeper design criterion, to design a control strategy oriented to clinical use. For the 4 questions, the p-value obtained was p-value obtained was less than the α significance level, whose value was set at 0.05. that there were significant differences between all the categories of the selected questions. selected. Based on the results of the 4 selected questions and taking into account the Friedman's test and the statistical analysis and the descriptive statistical analysis, a control strategy was designed, which was adapted to the needs found in the adapted to the needs found in the first study of the project. The designed control strategy involved an obstacle detection system with an emergency braking system and two types of feedback. and two types of feedback to the user, which are auditory feedback, audible feedback through audible alarms and comments and visual feedback through visible alarms. alarms. In order to validate the designed strategy, a virtual world was built, where the operation of the strategy would be evaluated through the simulation of an intelligent walker. walker. The virtual world corresponded to a track with different types of obstacles, with which the walker would interact. with which the intelligent walker would interact. Finally, the third study sought to analyze the usability of the control strategy designed in healthy users, who manipulated the intelligent walker in the virtual environment designed. designed. In this study, we used the usability and acceptance questionnaire QUEAD (A Questionnaire for the Evaluation of Physical Assistive Devices, Version 1.0) was used in this study, from which it was obtained that perceived usability, attitude and comfort, categories asked about the control strategy used by the study participants. the control strategy used by the study participants, were the ones that stood out most in the results of the test-related questionnaire. results of the questionnaire related to the test. The above mentioned in the three studies conducted for this project led to the conclusion that for health and rehabilitation professionals it seems to them that smart walkers should mainly focus on safety parameters, supporting and facilitating the mobility process of users with locomotion problems. Similarly, it was evident both in the literature and in the perception study that obstacle detection systems are indispensable in smart walkers. Likewise, this type of system systems must be integrated with other types of aids and safety measures in order to keep users as safe as possible. to keep the safety of the users as high as possible. This was evidenced in the control strategy designed for this project, which included visible and audible feedback to guide the users. and audible feedbacks to guide users and included an emergency braking system to minimize as much as possible, the minimize as much as possible, that the walker would present a collision with an obstacle, since this presents a very risky This presents a high risk scenario due to the possibility of a fall.
Keywords: Robots moviles; Tecnología médica; Caminadores inteligentes; Robots moviles; Estrategias de control; Usabilidad