An´ alisis cinem´ atico y simulaci´ on din´ amica de una ´ ortesis para la rehabilitaci´ on de la apoplej´ ıa R. Cisneros Lim´ on †‡ , D. Hern´ andez C´ ardenas ‡ , R. Rold´ an Rodr´ ıguez ‡ , J.M. Ibarra Zannatha † † Departamento de Control Autom´ atico, Cinvestav Av. IPN 2508 Col. San Pedro Zacatenco, Ciudad de M´ exico, Tel.: (+52 55) 5747 3795, Fax: (+52 55) 5747 3982 ‡ Escuela de Ingenier´ ıa, Universidad La Salle Benjam´ ın Franklin 47 Col. Condesa, Ciudad de M´ exico, Tel.: (+52 55) 5278 9500, Fax: (+52 55) 5271 8585 E-mails: rcisneros@ctrl.cinvestav.mx, david.de.hernandez@gmail.com, ruben.roldan.r@gmail.com, jibarra@ctrl.cinvestav.mx Resumen—En este art´ ıculo se desarrolla el an´ alisis cin- em´ atico y la simulaci´ on din´ amica del exoesqueleto de Maryland-Georgetown-Army (MGA), una ´ ortesis tomada co- mo base de este trabajo y que pretende en un futuro utilizar los resultados obtenidos para calcular datos ´ utiles durante el proceso de rehabilitaci´ on de la apoplej´ ıa. Se pretende reproducir la estructura mec´ anica de esta ´ ortesis para ser utilizada de manera pasiva; esto es, sin actuaci´ on y consideran- do ´ unicamente percepci´ on, con la finalidad de recabar en una computadora mediciones de utilidad que, junto con la cinem´ atica y din´ amica del mecanismo, ayuden al m´ edico en el monitoreo del movimiento del paciente, y por ende, de su recuperaci´ on. Palabras Clave—Rehabilitaci´ on, Apoplej´ ıa, Exoesqueleto, Cinem´ atica, Din´ amica I. I NTRODUCCI ´ ON En la actualidad una gran parte de la actividad en rob´ otica aplicada a la terapia f´ ısica se enfoca en le rehabilitaci´ on y reentrenamiento de pacientes que han sufrido apoplej´ ıa o alg´ un da˜ no en la m´ edula espinal. Tres razones que motivan el gran inter´ es en estas aplicaciones son: i) la gran cantidad de pacientes que padecen esos problemas m´ edicos, ii) el alto costo de su rehabilitaci´ on y iii) los importantes logros que una rehabilitaci´ on intensiva tiene sobre estos pacientes gracias a la plasticidad dependiente del uso que muestra el sistema neuromuscular. La rob´ otica tambi´ en es de gran ayuda en terapias cognitivas de pacientes con da˜ nos neurol´ ogicos. La apoplej´ ıa se refiere a una obstrucci´ on o rompimiento de vasos sangu´ ıneos que aportan ox´ ıgeno y nutrientes al cerebro, la cual produce un cierto d´ eficit en la capacidad de movimientos del paciente que sobreviven a estos eventos cardiovasculares. Aunque generalmente no es fatal, una ob- strucci´ on de un vaso sangu´ ıneo en el cerebro o en el cuello, llamado un ataque isqu´ emico, es la causa m´ as frecuente de un ataque al cerebro y es responsable de aproximadamente el 80 por ciento de los accidentes cerebrovasculares. Estos bloqueos se originan por tres condiciones: la for- maci´ on de un co´ agulo en un vaso sangu´ ıneo del cerebro o del cuello llamado trombosis; el movimiento de un co´ agulo de otra parte del cuerpo como del coraz´ on al cuello o al cerebro conocido como embolismo; o un estrechamiento severo de una arteria en el cerebro, o que conduzca al mismo, llamado estenosis. El sangrado en el cerebro o en los espacios alrededor del cerebro causa el segundo tipo de accidente cerebrovascular, llamado accidente cerebrovascu- lar hemorr´ agico (derrame cerebral) [1]. Los pacientes con apoplej´ ıa presentan debilidad muscular en la mitad del cuerpo, tono anormal que se refleja en un incremento de la resistencia a movimientos pasivos de los miembros, mala coordinaci´ on de movimientos que se ve como una p´ erdida aparente en los grados de libertad controlados y disminuci´ on en la suavidad en las trayectorias, as´ ı como da˜ nos en la somatosensaci´ on que se materializan en una disminuci´ on del tacto o detectar el movimiento de algunas partes del cuerpo. Como da˜ nos secundarios ocurre la atrofia muscular, el acortamiento y endurecimiento de las fibras musculares poco utilizadas, o generando una reducci´ on del rango pasivo de las articulaciones. El sistema neuromuscular exhibe una plasticidad depen- diente del uso; es decir, que el uso altera las propiedades de neuronas y m´ usculos incluyendo sus patrones de in- terconexi´ on y, por tanto, su funci´ on. Los procesos de neurorehabilitaci´ on explotan esta plasticidad para ayudar a los pacientes para que aprendan nuevamente a generar los movimientos perdidos o disminuidos como secuelas de enfermedades o da˜ nos neuromusculares. Sin embargo, su terapia es gran consumidora de tiempo y de mano de obra especializada y fuerte, lo que la convierte en prohibitiva para una gran cantidad de hospitales y pacientes.