El Laboratori d'Enginyeria Biomecànica de la UPC desenvoluparà exoesquelets modulars personalitzables per a pacients amb patologies neurològiques

+
Descarregar

Assaig de l'exosquelet creat pel grup de recerca BIOMEC i la 'spin-off' ABLE Human Motion. Imatge: La Caixa

+
Descarregar

Simulació de l'exosquelet dissenyat pel grup BIOMEC

+
Descarregar

El Laboratori d'Enginyeria Biomecànica de la UPC treballa en el projecte TAILOR juntament amb l'Hospital Nacional de Parapléjicos de Castella-la Manxa, l'Institut Cajal del CSIC i l'Institut Guttmann de Barcelona. Imatge de l'equip de treball, amb Josep Maria Font (segon per la dreta)

El Laboratori d'Enginyeria Biomecànica de la UPC participa en el projecte nacional TAILOR, centrat en el desenvolupament d’exoesquelets i neuropròtesis modulars que permetin la seva adaptació als dèficits de la marxa específics de cada pacient neurològic. Es tracta d'un projecte liderat per l'Hospital Nacional de Parapléjicos de Castella-la Manxa, en què col·laboren també l'Institut Cajal del CSIC i l'Institut Guttmann.

10/12/2020

TAILOR-Sistemes Modulars Robòtics i Neuroprotèsics Personalitzables per a l'Assistència de la Marxa Patològica és un projecte finançat pel Pla Nacional d'I+D del Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats, que integra tres subprojectes. L’Hospital Nacional de Parapléjicos, centre depenent del Servei de Salut de Castella-la Manxa, coordina el projecte global i lidera la primera de les tres parts del projecte, en què també participa l'Institut Guttmann de Barcelona.

Per la seva banda, el Grup de NeuroRehabilitació de l'Institut Cajal del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) durà a terme la segona part del projecte, mentre que la tercera anirà a càrrec del Laboratori d’Enginyeria Biomecànica (BIOMEC) de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC).

El projecte té per objectiu el desenvolupament d'exoesquelets i neuropròtesis modulars que permetin la seva adaptació als dèficits de la marxa específics de cada persona. Per a això, s'utilitza un enfocament anomenat 'disseny centrat en l'usuari', en el qual els usuaris finals d'aquests sistemes −persones amb patologia neurològica, personal clínic i cuidadors− s'involucren en totes les fases del projecte: des de la definició dels requeriments inicials, fins a l'avaluació final, amb una estreta interacció durant les fases de disseny de prototips.

Segons afirma un dels coordinadors de la iniciativa, l'enginyer Antonio J. del Ama, per aconseguir aquest objectiu, TAILOR desenvolupa la investigació a partir de diverses línies. D'una banda, la línia del disseny centrat en l'usuari, en què participen diferents grups d'usuaris per analitzar els requeriments, preferències i expectatives dels usuaris finals, amb l'objectiu d'incorporar-les en totes les fases de desenvolupament i avaluació dels sistemes.

D'altra banda, es desenvolupen mètriques per a la marxa, que permetin l'adaptació i personalització d'aquests ajuts tècnics als dèficits de la marxa específics de cada persona. En aquesta fase s'investiga com avaluar la funció de marxa per extreure dades objectives i configurar els mòduls (articulacions robòtiques i nombre de canals de la neuropròtesi) de manera personalitzada.

Una altra línia de treball de TAILOR és concebre i dissenyar l'exosequelet com una plataforma de mòduls, cadascun per a una articulació de l'extremitat inferior −cadera, genoll, turmell− amb actuadors i sensors seleccionats per a diferents necessitats, a més de sistemes de fixació addicionals, que poden configurar-se i acoblar-se entre si per respondre a un dèficit de la marxa d'un pacient en particular.

En el projecte TAILOR es desenvolupa també un nou concepte de neuropròtesi que inclou el disseny dels mòduls i la connexió en xarxa dels mateixos per donar cobertura a l'estimulació de la musculatura d'una articulació. Això permet combinar els mòduls per mobilitzar diverses articulacions mitjançant estimulació.

Aquesta idea inclou, a més, estratègies de control híbrides per assistir la marxa de l'usuari que combini de manera eficaç l'estimulació de la musculatura donada per la neuropròtesi amb una actuació robòtica.

D'altra banda, en el mateix projecte s'investiga la possibilitat de simular de manera virtual en ordinador l'efecte que una ajuda tècnica tindria sobre el pacient. Per a això es produeix una captura del moviment de la marxa del mateix, s'integren en el programa de simulació els mòduls (exoesquelet i/o neuropròtesi) i es verifica l'efecte que el sistema tindrà sobre la marxa del pacient. Tal com explica el professor de la UPC Josep Maria Font, que lidera aquesta part del projecte al Laboratori d'Enginyeria Biomecànica (BIOMEC), ubicat a l'Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Barcelona (ETSEIB), aquesta eina de simulació permetrà dissenyar tecnologia d'assistència a la marxa personalitzada a cada pacient. "Es preveu que l'eina permeti, d'una banda, crear sistemes més lleugers i assequibles; i, de l'altra, reduir el temps d'adaptació del pacient al dispositiu d'assistència", assegura l’investigador.

Un projecte de tres anys

El projecte ha estat finançat en la convocatòria 2018 d'I+D+i Retos Investigación, del Pla Nacional d'I+D, i finalitzarà el desembre de 2021. L'Hospital Nacional de Parapléjicos i l'Institut Guttmann de Barcelona, encarregats de la primera part del projecte, se centren en el desenvolupament de les mètriques de marxa i en la implementació de les estratègies de disseny centrat en l'usuari. Els coordinadors del projecte i investigadors principals d'aquesta primera part són Antonio J. del Ama y Ángel Gil Agudo.

El Grup d'Enginyeria Neural de l'Instituto Cajal (CSIC), l’investigador principal del qual és Juan C. Moreno, treballa en la segona part del projecte, per desenvolupar la neuropròtesi modular i les estratègies de control híbrid.

La tercera part, realitzada pel Laboratori d'Enginyeria Biomecànica (BIOMEC) de la UPC, amb Josep Maria Font com a investigador principal, té com a objectius el desenvolupament dels exoesquelets modulars i de la plataforma de simulació. El grup de recerca BIOMEC està vinculat al Departament d'Enginyeria Mecànica i al Centre de Recerca en Enginyeria Biomèdica (CREB) de la UPC. També està adscrit a l'Institut de Recerca Sant Joan de Déu (IRSJD).