Desarrollo y validación de un sistema de control avanzado con inteligencia artificial para un prototipo de articulación de tobillo robótico basado en mecanismos paralelos

En 2022, el Instituto Nacional de Estadística e Información (INEI) de Perú reportó que el 24.9% de las personas con discapacidad enfrenta dificultades para caminar, siendo la amputación de miembro inferior predominante en el 78% de los casos. El alto precio de las prótesis funcionales, y el bajo ingreso promedio de las personas con discapacidad, limitan su acceso a estas soluciones, lo que impacta negativamente en su calidad de vida y movilidad. Las prótesis pasivas no satisfacen las necesidades de los usuarios, causando problemas de salud y limitando la participación social. Por otro lado, aunque las prótesis activas mejoran la marcha y requieren que el usuario indique la intención de movimiento de manera poco natural, se necesita un controlador que detecte automáticamente la intención de movimiento, se adapte a diferentes terrenos y emule el movimiento de una pierna biológica. Además, es relevante señalar que la mayoría de prótesis transtibiales activas utiliza mecanismos seriales, los cuales presentan limitaciones en capacidad de carga, precisión y robustez. En contraposición, los mecanismos paralelos ofrecen mejoras, aunque aún no se han desarrollado prótesis basadas en ellos debido a la complejidad de su modelado cinemático y dinámico. Por lo tanto, este proyecto propone desarrollar, implementar y validar un sistema de control avanzado para una prótesis robótica de tobillo basada en un mecanismo paralelo, optimizando la adaptabilidad, funcionalidad y comodidad en cinco modos de locomoción. El proyecto, con una duración de 36 meses, se realizará en Lima (PUCP) y Arequipa (UNSA). Durante el primer año, se adquirirán equipos y se recolectarán datos de señales EMG, IMU y fuerza de personas con y sin amputación transtibial. Paralelamente, se desarrollará un controlador de bajo nivel para el prototipo. En el segundo año, se creará un controlador de alto nivel basado en inteligencia artificial que identifique las tareas de locomoción y sus transiciones. El tercer año se dedicará a la integración y optimización de ambos controladores, ajustando parámetros a través de ensayos iterativos. Los resultados se publicarán en revistas científicas y conferencias. La iniciativa busca mejorar la calidad de vida de las personas con amputación transtibial, estimular la innovación en salud y rehabilitación, y fomentar el crecimiento económico mediante el desarrollo de tecnologías avanzadas y sostenibles. Este enfoque también contribuye a la sostenibilidad ambiental mediante el uso de materiales reciclables y la optimización del consumo energético.