Diseño e implementación de un prototipo de exoesqueleto manual de bajo coste para la rehabilitación funcional de pacientes con discapacidades en las extremidades superiores: Design and implementation of a low-cost hand exoskeleton prototype for functional rehabilitation in patients with upper limb disabilities

Resumen

Introducción: La discapacidad motora de la mano es una de las limitaciones funcionales más frecuentes después de lesiones neurológicas, especialmente accidentes cerebrovasculares, lo que evidencia la necesidad de tecnologías de rehabilitación accesibles, seguras y fáciles de usar. Sin embargo, muchos exoesqueletos de mano emplean sistemas de detección complejos y componentes costosos, limitando su aplicación en entornos con recursos restringidos.

Objetivo: Diseñar, implementar y validar experimentalmente un exoesqueleto dorsal de mano, económico y modular, capaz de asistir los movimientos de flexión y extensión mediante umbrales de seguridad definidos por software.

Método: Se desarrolló un prototipo basado en criterios de alineación biomecánica, cinco actuadores lineales independientes, sensores de fuerza con galgas extensométricas, amplificación analógica y una plataforma de microcontrolador de código abierto. La validación se realizó mediante un protocolo experimental por etapas, evaluando umbrales de seguridad, mediciones de fuerza en ensayos repetidos, error residual y actuación dinámica durante sesiones de rehabilitación de 30 segundos, con 600 muestras por ensayo.

Resultados: Los resultados mostraron una fuerza estable dentro de los intervalos de rehabilitación establecidos, con valores de RMSE cercanos a 2 kg y sin activación por encima del umbral superior de seguridad. El análisis dinámico evidenció tiempos de subida consistentes, pendientes transitorias controladas, bajo retraso en el cruce de umbral y sincronización confiable entre actuadores.

Conclusiones: La arquitectura modular de bajo costo propuesta permitió un movimiento asistido por fuerza estable, repetible y seguro. Estos hallazgos respaldan la viabilidad de exoesqueletos modulares económicos como tecnologías escalables para la rehabilitación de la mano.