Biomecánica y Ergonomía

El desarrollo de manos artificiales eficientes, tanto para su uso en robots como para la sustitución protésica sigue siendo un complejo reto para la ingeniería de diseño y control. En el pasado se han usado herramientas de simulación para evaluar la funcionalidad de garras robóticas y manos antropomorfas y definir métricas de agarre, de cara a la planificación automática del movimiento. Sin embargo estas herramientas de simulación son limitadas para considerar la funcionalidad real de los diseños de mano en actividades de la vida diaria, ya que aspectos como la fricción, deformación, rigidez de las articulaciones, respuesta dinámica de los actuadores o del sistema de control, son difíciles de incorporar a métricas analíticas. La evaluación experimental de prototipos de manos artificiales es por tanto imprescindible para avanzar hacia soluciones más eficientes. Del análisis de la literatura y de los desarrollos previos del equipo investigador, se constata la necesidad de disponer de equipos, protocolos y métricas estandarizados que permitan evaluar exhaustivamente de forma experimental diferentes prototipos de manos artificiales, sean éstas robóticas o protésicas y obtener métricas o índices de calidad en comparación a la mano humana. En este proyecto se parte de la hipótesis de que esta evaluación experimental debe desacoplarse para analizar de forma separada los tres principales factores que afectan a la funcionalidad de una mano artificial: 1) el diseño mecánico de la misma (topología, materiales) que condiciona las posturas de agarre estable alcanzables 2) las prestaciones dinámicas de sus actuadores o motores y sistemas de transmisión mecánica, que condicionan las prestaciones dinámicas como fuerzas agarre o tiempos de apertura/cierre 3) el sistema de control de la mano, que condiciona la propiocepción, sensibilidad, rapidez de respuesta o versatilidad para diferentes tareas. Asimismo, se parte de la hipótesis de que las métricas experimentales que permitan evaluar los prototipos de mano según estos tres factores deben basarse en la comparación con las prestaciones de la mano humana. Por tanto, el proyecto se plantea tres objetivos: 1) Desarrollar equipos y protocolos de ensayo (benchmarks) que permitan evaluar experimentalmente cualquier mano artificial y compararla con la mano humana mediante métricas definidas en los tres niveles citados (diseño mecánico, actuación, control). 2) Obtener un diseño mejorado de una mano robótica para aplicaciones de servicio, utilizando las metodologías desarrolladas en el objetivo 1 en sus tres niveles. 3) Obtener un diseño mejorado de una prótesis de mano transradial motorizada de bajo coste, empleando las metodologías desarrolladas en el objetivo 1 en sus tres niveles.