El Sistema de Retroalimentación Háptica para Prótesis Mioeléctrica Transradial, desarrollado para el modelo de prótesis PUCP-Hand por la Pontificia Universidad Católica del Perú, es un avance tecnológico crucial para devolver el sentido del tacto a personas con amputación de miembro superior.
Sistema de Retroalimentación Háptica para Prótesis Mioeléctrica Transradial
Esta innovadora tecnología aborda una de las principales limitaciones de las prótesis convencionales: la falta de comunicación sensorial entre la prótesis y el usuario, que dificulta el control fino y puede provocar el abandono del dispositivo. El sistema háptico palmo-dactilar está diseñado para captar sensaciones esenciales como la propiocepción de los dedos, la fuerza aplicada durante la prensión y la percepción de deslizamiento de objetos, y transmitirlas mediante vibraciones no invasivas en el antebrazo del usuario.
El sistema consta de dos subsistemas principales. Primero, un subsistema de sensado ubicado en la prótesis mide el ángulo de flexión de los dedos, la fuerza ejercida y movimientos de deslizamiento. Luego, un subsistema de actuación emite tres tipos de vibraciones variables en intensidad ubicadas en el antebrazo, que indican al usuario esas sensaciones táctiles de forma clara y diferenciada. Esta retroalimentación ayuda a mejorar el control y la destreza manual, brindando mayor seguridad y precisión en la manipulación de objetos cotidianos.
Este diseño mecatrónico ha sido validado con simulaciones electrónicas y análisis estructurales, demostrando que es posible integrar de manera efectiva un sistema de retroalimentación sensorial que no solo mejora funcionalmente la prótesis, sino que también es económico en producción y diseño.
El sistema PUCP-Hand con retroalimentación háptica abre caminos hacia prótesis inteligentes más intuitivas, prácticas y capaces de ofrecer una experiencia cercana a la percepción natural del tacto, lo que representa un salto cualitativo para la rehabilitación y calidad de vida de sus usuarios.
Antecedentes y necesidades
Las prótesis convencionales carecen de retroalimentación sensorial directa, lo que limita la destreza manual y el control fino. Muchos usuarios abandonan los dispositivos debido a la frustración y la falta de precisión. PUCP-Hand aborda estas limitaciones mediante la integración de sensores de fuerza y posición, que se traducen en vibraciones hápticas diferenciadas en el antebrazo.
Componentes del sistema
El sistema PUCP-Hand consta de dos subsistemas principales:
- Subsistema de sensado:
- Mide la flexión de los dedos y la fuerza aplicada.
- Detecta el deslizamiento de objetos.
- Recoge información en tiempo real para transmitirla al usuario.
- Subsistema de actuación:
- Emite vibraciones de intensidad variable en el antebrazo.
- Tres tipos de vibraciones codificadas indican fuerza, deslizamiento y posición.
- Mejora la precisión en la manipulación de objetos cotidianos.
Funcionamiento técnico
Los sensores EMG ubicados en el muñón detectan impulsos eléctricos generados por los músculos residuales. Esta información se procesa mediante algoritmos que interpretan la intención de movimiento y la fuerza aplicada, y envían señales a los actuadores hápticos. La retroalimentación háptica permite al usuario ajustar la presión y el agarre en tiempo real, logrando movimientos más naturales y seguros.
Beneficios clínicos y funcionales
- Mejora la propiocepción del usuario.
- Aumenta la precisión en tareas de agarre y manipulación.
- Reduce la probabilidad de abandono del dispositivo.
- Incrementa la confianza y autonomía del usuario.
- Posibilita una experiencia más cercana al tacto humano natural.
Validación y pruebas
El sistema PUCP-Hand ha sido validado mediante:
- Simulaciones electrónicas para evaluar la respuesta de los actuadores.
- Análisis estructurales que garantizan la durabilidad y ergonomía.
- Pruebas con usuarios para medir la efectividad de la retroalimentación háptica y la mejora en destreza manual.
Aplicaciones futuras
PUCP-Hand abre la puerta a prótesis inteligentes más intuitivas, capaces de:
- Adaptarse a distintos tipos de objetos.
- Integrar retroalimentación háptica en tiempo real con aprendizaje automático.
- Conectar a sistemas de control remotos o móviles.
- Incorporar retroalimentación sensorial avanzada, incluyendo presión, temperatura y textura.
Comparativa con otras prótesis mioeléctricas
| Característica | PUCP-Hand | Ottobock Michelangelo | Open Bionics Hero Arm |
|---|---|---|---|
| Retroalimentación háptica | Sí, palmo-dactilar | Sí, limitada | Sí, básica |
| Algoritmo adaptativo | Aprendizaje personalizado | Parcial | No |
| Costo aproximado | Bajo/medio | Alto | Medio |
| Materiales | Ligeros y resistentes | Avanzados, robustos | Plásticos 3D |
| Personalización | Alta | Media | Media |
PUCP-Hand destaca por combinar efectividad, accesibilidad y tecnología avanzada, permitiendo a los usuarios una experiencia más completa que muchas prótesis comerciales.
Conclusiones
El PUCP-Hand con retroalimentación háptica transradial representa un salto tecnológico y funcional en prótesis mioeléctricas. Mejora significativamente la destreza, autonomía y percepción táctil del usuario, democratizando el acceso a prótesis inteligentes de alta calidad. Su desarrollo marca un hito en rehabilitación robótica y mecatrónica biomédica, y sienta las bases para futuras innovaciones en prótesis con percepción sensorial avanzada.
