Diseño de un dispositivo para la rehabilitación bilateral motora de dedos y muñeca en niños

Abstract

La presente tesis desarrolla el diseño de un dispositivo de rehabilitación bilateral motora de dedos y muñeca para pacientes infantes de talla 4 (6 a 7 años) con discapacidades provocadas por accidentes cerebrovasculares (ACV) de grado leve a moderado. En este trabajo se diseña un nuevo actuador de dedos y se emplea el actuador de muñeca previamente desarrollado y validado por Barrientos (2025). Como antecedente, dicho prototipo permitió comprobar el funcionamiento del actuador de muñeca. En la fase inicial, se identificaron los requisitos de usuario y los criterios de diseño siguiendo la metodología alemana VDI 2206. Se desarrollaron actuadores blandos de forma semicircular, cuya morfología fue evaluada mediante simulaciones de elementos finitos en Ansys 2025 R1 empleando el método de blocked force measurement. Los resultados mostraron que los actuadores alcanzan los rangos de fuerza y torque necesarios para movilizar tanto los dedos como la muñeca, con factores de seguridad de 5.9 y 4.2, respectivamente. El prototipo propuesto se fundamenta en el principio de rehabilitación bilateral y consta de un guante maestro y un guante esclavo. El guante maestro integra sensores de flexión para medir el rango de movimiento de los dedos e IMU para monitorear la orientación de la muñeca en tiempo real. El guante esclavo replica estos movimientos mediante actuadores blandos controlados por un sistema neumático con un controlador PID aplicado a válvulas ON-OFF, lo que reduce costos frente al uso de válvulas proporcionales. Además, el sistema incorpora una pantalla táctil para la interacción con el terapeuta y el registro del progreso de la rehabilitación. El costo inicial de diseño e implementación del prototipo se estimó en S/. 19,800.00, mientras que el costo recurrente de fabricación asciende a S/. 9,350.00, considerando componentes comerciales y no comerciales, así como logística y ensamblaje. Este proyecto constituye un avance significativo en el diseño de dispositivos de rehabilitación adaptados específicamente para niños. En futuras versiones, se plantea incorporar una interfaz lúdica que favorezca una interacción más dinámica y atractiva para los pacientes, mejorando la experiencia de rehabilitación.