Desarrollo de interfaces gráfica de usuario, virtual y mecánica para un dispositivo de asistencia para la rehabilitación del brazo

Abstract

RESUMEN: Recientemente, en el CICATA Unidad Querétaro del IPN, se desarrolló un dispositivo de asistencia para la rehabilitación del brazo denominado NURSE que permite realizar los ejercicios más comunes para la rehabilitación. A través de charlas con los especialistas del Centro de Rehabilitación Integral de Querétaro (CRIQ), se recibieron comentarios para mejorar el dispositivo NURSE, entre los cuales surgió la necesidad de incluir interfaces de usuario y virtual además del movimiento de pronosupinación. De esta manera, la presente tesis comprende: la integración de un gabinete de control para motores de cd diferentes a los que originalmente tenía el dispositivo NURSE, el desarrollo de una interfaz de usuario para que el terapeuta pueda operar el mecanismo, una interfaz virtual que ayude al paciente a realizar tareas de rehabilitación con juegos dinámicos con la interacción del mecanismo y un monitor, así como un efector final que permita realizar los movimientos de pronación y supinación. Como resultado se diseñó y programó en visual Studio en lenguaje C++ una interfaz de usuario para el terapista, intuitiva y con el control de la trayectoria para el dispositivo; se diseñó y programó en Unity en lenguaje C# una interfaz virtual compuesta por cinco juegos que permiten la realización de terapias activas para mejorar la precisión y la capacidad motora para el hombro, el codo en combinación con la pronosupinación; se diseñó y construyó un efector final para el dispositivo NURSE que permite el ejercicio de pronosupinación integrando un sensor óptico que permite conocer la posición del efector final en el plano, así como un encoder que permite conocer el ángulo de la pronosupinación. ABSTRACT: Physical rehabilitation is a medical tool for the people retraining affected by injuries that result in a malfunction of voluntary motor control. Recently, great aspects impact have emerged in rehabilitation robotics and virtual reality terms, associated with the patients physical rehabilitation, proving to be effective tools for therapist and diagnostic help. In Mexico, 44,146 upper limb accidents were registered in the IMSS in 2015, leaving approximately 9,518 people in temporary disability. The IPN developed an assistance device for the arm rehabilitation (NURSE) that allows performing the most common exercises for rehabilitation, this device is presented to the Comprehensive Rehabilitation Center of Querétaro (CRIQ) specialists, to receive timely improvements, which arises the need for user and virtual interfaces. One fundamental exercise for the upper extremity rehabilitation is pronosupination and the device is not capable of performing this exercise. The present project includes the development a user interface for the therapist to operate the mechanism, a virtual interface that helps the patient to perform rehabilitation tasks with dynamic games with the mechanism and a monitor interaction, as well as an effector end that allows to perform the pronation and supination movements. As a result, a user interface was obtained for the therapist, intuitive and with trajectory control for the device, a virtual interface with games that allow the development of active exercises and a final effector that allows the pronosupination exercise with an optical sensor that allows knowing the end effector position in the plane, as well as an encoder that allows knowing the position in the pronosupination