Método para evaluación de una estrategia de control realimentado en la funcionalidad de agarre de poder con una prótesis de mano robótica

Abstract

Objetivo: En el diseño de una prótesis de mano robótica surgen variedad de problemáticas para las cuales existen múltiples soluciones propuestas en la literatura. Una de las problemáticas es la selección de una estrategia para el control automático del movimiento de la mano. Entre las funcionalidades de una prótesis, la de agarre de poder es una de las más importantes. Dada la gran cantidad de propuestas en cuanto técnicas de control para el agarre de poder, el diseñador se enfrenta al dilema de cuál de ellas es la más adecuada para su diseño particular. Aunque hay métricas para cuantificar la calidad del agarre, las que se han propuesto abordan diversos aspectos de manera independiente, lo cual no permite tomar una decisión acerca de la mejor opción para el caso particular. En este trabajo se propone un método para calcular un indicador compuesto que permite la evaluación del desempeño de técnicas de control en el agarre de poder, con base en las siguientes métricas individuales que evalúan diferentes aspectos en la ejecución del agarre de poder: la fuerza del dedo, la fuerza del agarre, la eficiencia del agarre, el tiempo de ciclo de agarre, la resistencia al deslizamiento, el error de seguimiento y el sobreimpulso de la respuesta transitoria. Gracias al método propuesto en este trabajo, se da respuesta a la pregunta: “De varias opciones de control a probar, ¿cuál ofrece un mejor desempeño funcional?”. Metodología: Se adoptó un conjunto de métricas con las cuales obtener datos cuantitativos relacionadas con la calidad del agarre de poder y con el desempeño del objetivo de control para gobernar la prótesis. Posteriormente, se calcularon métricas individuales seleccionadas para cada una de las técnicas de control de agarre a evaluar, sobre un entorno virtual, constituido por una mano robótica y un objeto a agarrar. Luego se construyeron dos indicadores compuestos para obtener una valoración cuantitativa de la calidad del agarre a partir de un análisis estadístico, y se contrastaron los resultados contra las métricas individuales utilizadas. Resultados: Se planteó un método para la construcción de un indicador compuesto que permitiera la evaluación del desempeño de técnicas de control, en agarres de poder en manos robóticas. Al implementar dicho método, se encontraron los mejores valores de desempeño en controladores híbridos. Conclusiones: En este trabajo se sugiere una alternativa tendiente a facilitar la toma de decisiones del diseñador en cuanto a la técnica de control más adecuada, entre varias disponibles, para el logro del agarre de poder con una prótesis específica. El método busca construir un indicador compuesto que agrupa variadas métricas para evaluar funcionalidad particular de agarre, y también para cuantificar el logro de seguimiento de consignas, facilitando la toma de decisiones acerca de la incidencia de la técnica de control en el logro del objetivo final.