Control digital de orientación, posición y velocidad basado en movimientos de la cabeza para un prototipo de simulación de silla de ruedas

Aura Ximena González Cely, Mauro Callejas Cuervo, Manuel Andrés Vélez Guerrero

• Editorial: Editorial de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia - UPTC
• Año: 2022
• Edición: 1
• ISBN del libro electrónico:
  9789586606240
• Categoría: Technology & Engineering
• Categoría: Engineering General

Las diversas técnicas, métodos y tecnologías para la implementación de sistemas de control que pueden ser utilizados en sistemas de movilidad humana, como una silla de ruedas de accionamiento eléctrico o un prototipo de simulación de la misma, se han recolectado y analizado a través de una detallada revisión bibliográfica. A partir de ella, se han encontrado diferentes tipos de técnicas de instrumentación y control, especialmente las que implican movimientos corporales para accionar dispositivos de asistencia. La implementación del sistema de captura de movimiento utilizado en esta investigación permitió que los movimientos de la cabeza ejecutaran acciones de control en siete direcciones: hacia adelante, hacia atrás, hacia la derecha, hacia la izquierda, hacia atrás a la derecha, hacia atrás a la izquierda y la función de parada, para manejar un prototipo de simulación de silla de ruedas mediante una interfaz gráfica.
A partir del desarrollo de proyectos de captura de movimiento biomecánico en el Grupo de Investigación en Software GIS, surgió la motivación para realizar una investigación que se refleja en este libro. Se tiene como objetivo conocer los fundamentos teóricos y experimentales para el diseño e implementación de controladores digitales de posición, velocidad y orientación y, realizar una validación de los conceptos con la simulación de los
procesos y después implementar el sistema en hardware y software utilizando un lenguaje de programación de alto nivel.
El desarrollo de este libro sienta un precedente en este ámbito de investigación al utilizar un sistema de captura de movimiento y diversas técnicas de control clásico e inteligente. Mediante la aplicación de la lógica difusa, se demuestra la viabilidad de accionar el prototipo de silla de ruedas en diferentes direcciones en función de la orientación de la cabeza, obteniendo las respuestas del sistema en tiempo real. Además, mediante el uso de técnicas de control clásicas, se evidencia la respuesta óptima del sistema, comparando y evaluando los resultados obtenidos.
En el ámbito de la salud, este libro presenta un desarrollo tecnológico para mejorar la movilidad de las personas con discapacidades en las extremidades inferiores o superiores mediante el uso de los movimientos de la cabeza y el análisis de estas señales para impulsar un prototipo de simulación.
Desde el punto de vista de la ingeniería, concretamente de la ingeniería electrónica y la ingeniería de sistemas, se aplican conceptos teóricos y prácticos de las técnicas de control, discutiendo las teorías que se han presentado en la literatura y mejorando las implementaciones para que el sistema sea más rápido y responda mejor a las intenciones del usuario. Además, se utiliza la aplicación de sistemas basados en la lógica difusa y el uso del multiparalelismo para determinar la posición, la velocidad y la orientación del prototipo en tiempo real.
A través de esta investigación surgen trabajos futuros, como generar la completa autonomía del sistema para que las personas con condición de cuadriplejía puedan operarlo, y la implementación del sistema en una silla de ruedas física vaya más allá del prototipo de simulación.

Índice

• Abreviaturas
• 1. Fundamentación teórica para la instrumentación, modelado y técnicas de control
• 2. Metodología para el diseño e implementación de controladores digitales
• 3. Resultados de la investigación
• 4. Discusión
• 5. Conclusiones