Desarrollo de sistema de detección de intención de movimiento para la adaptación de un caminador pasivo a activo
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2022
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Resumen
El presente documento expone el proceso para desarrollar un sistema de detección de intención de movimiento para la adaptación de un caminador pasivo a activo, donde se describe los medios y pasos para realizar los mecanismos que permiten la interacción usuario caminador. Las funcionalidades del prototipo se probaron en personas que cumplen un ciclo de marcha normal, de manera rítmica, sin pasos alternantes o características que alteren el ciclo de marcha como se describe en la literatura (Valencia, 2013), cumpliendo requerimientos específicos.
Se presenta el marco teórico, donde se detalla acerca de los conceptos, variables y ecuaciones que se vinculan a la ejecución del proyecto, posteriormente se realiza la recopilación bibliográfica acerca de los proyectos relacionados a este, con tal de conocer los resultados alcanzados y las principales problemáticas en el desarrollo de los respectivos trabajos. Cabe resaltar que los dispositivos realizados en Colombia, como el “smartwalker: Agora”, desarrollado en la Escuela de Ingeniería Julio Garavito (Sierra, Garzón, Múnera, y Cinfuentes, 2019a), es un proyecto que ha escalado desde su creación, generando un medio de investigación en diferentes disciplinas de la institución. Dentro de la metodología detallamos el plan de trabajo para el diseño y desarrollo de las secciones mecánicas y electrónicas del prototipo, de la misma manera se presentan los requerimientos, parámetros y necesidades de las modificaciones estructurales.
Teniendo en cuenta lo anterior, este proyecto se divide en tres etapas. La primera donde se desarrolla un sistema de detección de movimiento por medio del diseño de una estrategia de control, segunda, la adaptación de un caminador convencional rollator utilizando sensores y actuadores para que sea un caminador activo, y finalmente, una etapa de validación del funcionamiento de esta adaptación mediante una serie de pruebas de campo donde se hacen los ajustes pertinentes y se presenta el prototipo del dispositivo de asistencia de marcha, además del manual de usuario y la recopilación del proceso en un informe que detalla cada etapa, cálculos, simulaciones y problemas en la ejecución del proyecto.
Descripción
Abstract
This paper describes the process to develop a motion intention detection system for the adaptation of a passive to active walker, where the means and steps to realize the mechanisms that allow the userwalker interaction are described. The functionalities of the prototype were tested in people who fulfill a normal gait cycle, in a rhythmic way, without alternating steps or features that alter the gait cycle as described in the literature (Valencia, 2013), fulfilling specific requirements.
The theoretical framework is presented, where the concepts, variables and equations that are linked to the execution of the project are detailed, then a bibliographic compilation is made about the projects related to this one, in order to know the results achieved and the main problems in the development of the respective works. It should be noted that the devices made in Colombia, such as the ”smartwalker: Agora”, developed at the School of Engineering Julio Garavito (Sierra y cols., 2019a), is a project that has scaled since its creation, generating a means of research in diferent disciplines of the institution. Within the methodology we detail the work plan for the design and development of the mechanical and electronic sections of the pro totype, in the same way the requirements, parameters and needs of the structural modifications are presented.
Considering the above, this project is divided into three stages. The first one where a motion detection system is developed through the design of a control strategy, se cond, the adaptation of a conventional rollator walker using sensors and actuators to be an active walker, and finally, a stage of validation of the operation of this adaptation through a series of field tests where the relevant adjustments are made and the prototype of the walking assistance device is presented, in addition to the user ma nual and the compilation of the process in a report detailing each stage, calculations, simulations and problems in the execution of the project.
Palabras clave
Dispositivo de asistencia de marcha, Caminador inteligente, Detección de intención de movimiento, Caminador pasivo, Caminador activo, Actuadores, Sensores, Procesamiento, Control
Keywords
Gait assist device, Smart walker, Processing, Control, Motion intent detection, Passive walker, Actuators, Sensors, Active walker