Study and Characterization of Feet Kinematics in Walker Assisted Gait

[ES] En este trabajo se presentan en primer lugar unas consideraciones generales sobre la aplicación de la robótica en un sentido amplio a funciones de asistencia personal atendiendo de un modo particular a las necesidades de las personas con discapacidad física o sensorial y cognitiva. El núcleo del trabajo consiste en la exposición de la configuración de una serie de sensores ultrasónicos para la medida de la distancia relativa entre los pies del usuario y el andador y a partir de esta información obtener parámetros descritivos de la marcha humana. Estos parámetros han sido utilizados para la elaboración de una formulación analítica de la evolución de los pies presentado también en este trabajo. El sistema ultrasónico está integrado en un andador avanzado que consiste en una plataforma multisensorial para el estudio de la interacción y cooperación hombre-máquina.[EN] In this work, general considerations are placed regarding the application of robotics in personal assistance aiming in particular the necessities of people with physical, sensory or cognitive impairments. The main focus of this work is the configuration of a series of ultrasonic transducers for the measurement of the relative position between the user’s feet and a robotic walker during gait. From such measurements, descriptive parameters of the human gait are obtained. Such parameters were used to elaborate a novel analytical formulation describing the feet evolution in time. Such ultrasonic system is integrated in an advanced walker that consists of a multisensory platform to study the human-machine interaction and cooperation in assisted gait.Este trabajo se ha desarollado en el marco del Proyecto SIMBIOSIS (DPI2005-07417)Frizera, A.; Abellanas, A.; Ceres, R.; Pons, JL.; Raya, R. (2009). Estudio y Caracterización de la Cinemática de los Pies en Marcha Asistida con Andadores. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial. 6(4):69-79. https://doi.org/10.1016/S1697-7912(09)70110-4697964Aminian, K., Najafi, B., Büla, C., Leyvraz, P.-F., & Robert, P. (2002). Spatio-temporal parameters of gait measured by an ambulatory system using miniature gyroscopes. Journal of Biomechanics, 35(5), 689-699. doi:10.1016/s0021-9290(02)00008-8González, J., Galindo, C., Fernández, J. A., Blanco, J. L., Muñoz, A., & Arévalo, V. (2008). La Silla RobÓTica SENA. Un Enfoque Basado en la Interacción Hombre-Máquina. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI, 5(2), 38-47. doi:10.1016/s1697-7912(08)70143-2Lacey, G., Namara, S. M., & Dawson-Howe, K. M. (s. f.). Personal adaptive mobility aid for the infirm and elderly blind. Lecture Notes in Computer Science, 211-220. doi:10.1007/bfb0055980Mayagoitia, R. E., Nene, A. V., & Veltink, P. H. (2002). Accelerometer and rate gyroscope measurement of kinematics: an inexpensive alternative to optical motion analysis systems. Journal of Biomechanics, 35(4), 537-542. doi:10.1016/s0021-9290(01)00231-7Moreno, J. C. (2006). Exoesqueletos robóticos para valoración y compensación funcional de marcha patológica. PhD thesis. Universidad Politécnica De Madrid - Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales.Moreno, J. C., de Lima, E. R., Ruíz, A. F., Brunetti, F. J., & Pons, J. L. (2006). Design and implementation of an inertial measurement unit for control of artificial limbs: Application on leg orthoses. Sensors and Actuators B: Chemical, 118(1-2), 333-337. doi:10.1016/j.snb.2006.04.039Pappas, I. P. I., Popovic, M. R., Keller, T., Dietz, V., & Morari, M. (2001). A reliable gait phase detection system. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, 9(2), 113-125. doi:10.1109/7333.928571Raya, R., Frizera, A., Ceres, R., Calderón, L., & Rocon, E. (2008). Design and evaluation of a fast model-based algorithm for ultrasonic range measurements. Sensors and Actuators A: Physical, 148(1), 335-341. doi:10.1016/j.sna.2008.07.001Spenko, M., Haoyong Yu, & Dubowsky, S. (2006). Robotic Personal Aids for Mobility and Monitoring for the Elderly. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, 14(3), 344-351. doi:10.1109/tnsre.2006.881534Tong, K., & Granat, M. H. (1999). A practical gait analysis system using gyroscopes. Medical Engineering & Physics, 21(2), 87-94. doi:10.1016/s1350-4533(99)00030-