Parametrización de un Sistema de Análisis de Marcha Basada en la Caracterización de una Órtesis Activa

Abstract

Este proyecto tiene como objetivo el desarrollo de un sistema de parametrización de análisis de marcha, basado en la caracterización y validación funcional de una ortesis activa de tobillo-pie. La ortesis está pensada como una herramienta de asistencia a la marcha en personas con dificultades para caminar, especialmente aquellas con debilidad en el músculo gastrocnemio, y se enmarca dentro de un proyecto institucional más amplio orientado al diseño de dispositivos de rehabilitación. Inicialmente, se realizó una revisión biomecánica y clínica de los músculos involucrados en la marcha, con énfasis en los movimientos del tobillo y pie. Paralelamente, se desarrolló un sistema computacional de análisis de marcha que, mediante visión por computador, permite identificar los planos frontal y sagital, registrar las fases del ciclo de marcha y detectar patrones anómalos como el pie caído. Con base en los requerimientos biomecánicos y el análisis comparativo de diseños de ortesis activas (AAFOs), se diseñó y construyó un prototipo conceptual de ortesis activa que emplea un actuador lineal, el cual responde a las variaciones de presión plantar durante la fase de propulsión. La integración del sistema de análisis de marcha con la ortesis activa permitió realizar pruebas funcionales preliminares que evidencian un comportamiento adecuado en condiciones controladas.

This project aims to develop a gait analysis parameterization system based on the characterization and functional validation of active ankle-foot orthosis. The orthosis is designed as an assistive tool for individuals with gait difficulties, particularly those with weakness in the gastrocnemius muscle, and is part of a broader institutional research project focused on rehabilitation devices. Initially, a biomechanical and clinical review was conducted to analyze the muscle groups involved in gait, with emphasis on the movements of the ankle and foot. In parallel, a computer vision-based gait analysis system was developed, capable of identifying frontal and sagittal planes, recording gait cycle phases, and detecting anomalies such as foot drop. Based on biomechanical requirements and a comparative analysis of existing active orthosis designs (AAFOs), a conceptual prototype was designed and built. This prototype employs a linear actuator that responds to plantar pressure variations during the propulsion phase of gait. The integration of the gait analysis system with the active orthosis allowed for preliminary functional testing, which demonstrated proper behavior under controlled conditions.