Procesamiento de señales aplicado a dispositivos de ayuda para personas con discapacidades motoras

Abstract

Las afecciones motrices más graves, que involucran la parálisis o pérdida de los miembros, pueden imposibilitar a quien las padece para la realización de tareas de índole doméstico, necesitando ayuda externa para concretárlas. El avance tecnológico ha abierto una carrera incesante en el desarrollo de dispositivos que permiten aumentar el grado de autonomía del discapacitado, aún en personas con afecciones neurológicas y motrices severas, a las que se les suma la pérdida de la capacidad del habla. En la presente tesis se estudian los dispositivos de ayuda que son controlados por los usuarios a partir de señales biopotenciales que los mismos pueden modular a voluntad. La medición de biopotenciales requiere de técnicas analógicas para reducir el impacto del ruido y la interferencia electromagnética en la calidad de las señales, dado los bajos niveles de tensión y las altas impedancias que presentan los biopotenciales. Una vez medidas las señales de interés se aplican técnicas digitales para detectar las órdenes voluntarias del usuario codificadas de distintas maneras en dichas señales biológicas. En la primera parte de esta tesis se analizan problemáticas de la instrumentación de biopotenciales aplicada a dispositivos de ayuda, como las condiciones de acoplamiento de interferencia en entornos domésticos y distintas técnicas para la reducción de la tensión de modo común. También se evalúa la posibilidad de adquirir los biopotenciales en forma aislada mediante electrodos capacitivos. En la segunda parte de la tesis se plantea como caso particular de aplicación, un dispositivo de ayuda de tipo switch controlado por señales de EMG. Se realizó un análisis de distintas técnicas de procesamiento de la señal de EMG para la detección de contracciones y se proponen nuevos métodos de procesamiento que mejoran la robustez de la detección ante cambios en los niveles de ruido y de señal. Finalmente los temas tratados a lo largo de la tesis se integran en la implementación de un prototipo de dispositivo de ayuda de tipo switch controlado por señales de EMG, robusto ante distintas condiciones de uso y que prácticamente no requiere calibración ni ajustes para operar sobre distintos músculos y usuarios.