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Project
ROBOGait
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Orígenes del proyecto
Análisis de la marcha humana
no invasivo
ROBOGait es un robot móvil de aplicaciones médicas, capaz de recoger información tridimensional del movimiento de las articulaciones de las personas en su marcha, para la detección de posibles condiciones neurológicas como la esclerosis lateral amiotrófica.
Es el resultado de un proyecto de la Universidad Politécnica de Madrid, nacido en 2018 de la mano de investigadores del Centro de Automática y Robótica, Diego Guffanti y Alberto Brunete, en la búsqueda de métodos no invasivos y de bajo coste de analizar con precisión la marcha humana.
ROBOGait es capaz de moverse en una trayectoria dictada por el médico o especialista, manteniéndose a una distancia fija del paciente, para que éste le siga mientras el robot graba el movimiento de sus articulaciones al andar.
SISTEMA DE ANÁLISIS
ROBOGait utiliza un conjunto de sensores RGBD —capaces de detectar color y profundidad—, que combinado con un software de reconocimiento corporal desarrollado a partir del Nuitrack SDK, consigue seguir en tiempo real el movimiento de 19 articulaciones corporales.
La precisión del sistema de análisis ha sido verificada comparándolo con los registros de movimiento de sistemas Vicon certificados, cuyo coste económico y de espacio es mucho más elevado.
Desafío de diseño
Tecnología para los
no tecnológicos
En febrero de 2021, entré a formar parte del equipo como responsable del diseño de producto e interacción.
El objetivo era lograr un diseño que se integrara fácilmente en los entornos hospitalarios y con los pacientes. La tarea presentaba dos retos fundamentales:
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Sistema de control a distancia
y sin programación
Cuando me incorporé al proyecto, la única manera de controlar el robot era a través de la interacción directa con su ordenador interno por medio de comandos de terminal y las herramientas de software del sistema ROS.
Durante mi tiempo de trabajo en el proyecto desarrollé RosUI, una aplicación para tabletas iOS y Android para controlar a distancia el robot a través de una intuitiva interfaz gráfica.
Esto permitiría a los usuarios encargados de manejar el robot, los médicos, sacar el máximo provecho al producto sin tener que adquirir nuevas habilidades.
RosUI
No escribas qué hacer. Dibújalo.
RosUI permite controlar a ROBOGait sin instrucciones ni comandos complicados. Tan solo es necesario vincular el robot por una conexión WiFi, y el usuario podrá ver en su tableta el mapa del entorno que percibe ROBOGait.
Para hacer que se mueva, solo tendrá que dibujar sobre este mapa la trayectoria deseada, o bien tocar indicando los objetivos de posición y orientación final, todo ello sin escribir una línea de código. En ambos casos, el robot calculará una trayectoria, de acuerdo a las indicaciones del usuario, pero evitando cualquier obstáculo por el camino, y la ejecutará a medida que el paciente avance, posicionándose siempre a 2 metros de él.
La aplicación también ofrece las funciones de guardar los mapas analizados, cargar mapas creados anteriormente, iniciar y detener las grabaciones de articulaciones, y controlar de manera directa el robot utilizando un joystick virtual.
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Rediseño amigable, estable
y seguro
Como robot no industrial, el producto debía tener un diseño que equilibrara los requerimientos técnicos del sistema con aspectos estéticos y de seguridad, especialmente orientados a un público de edad avanzada y posibles aversiones a la tecnología.
Con esto en mente, proyecté la futura estructura de ROBOGait
Aspecto amigable
Era preciso realizar un diseño que no resultara intimidante al paciente, manteniendo las posiciones requeridas de los sensores y actuadores del sistema.
Se realizó un estudio, a través de entrevistas y una encuesta a más de 300 personas de diferentes edades, nivel de estudios y ocupaciones, para investigar las percepciones sociales de la tecnología y los gustos estéticos de la población con respecto a este tipo de productos.
Finalmente, se decidió otorgar a ROBOGait un diseño que personifica en cierto grado al producto, insinuando una expresión facial alegre e inocente, sin caer en el excesivo detalle o en un aspecto inequívocamente humano. Esto favorece la empatización y el desarrollo de sentimientos positivos hacia el producto, pero sin tener una apariencia antropomorfa que para muchos resulta alarmante.
El diseño también presenta una componente metafórica: las carcasas de seguridad y embellecedores de los sensores, combinadas con su posicionamiento relativo en la estructura, otorgan al robot una apariencia de "robot canguro", con su cría guardada en el cuerpo.
Por último, el producto integra el uso de tejidos y minimiza la utilización de metales pesados para alejarse de la visión de los robots como potentes y peligrosas máquinas.
Diseño seguro
ROBOGait 2.0 es muy seguro frente a tropiezos o impactos accidentales con el robot. La estructura utiliza materiales ligeros, y la carcasa inferior protege al usuario del contacto con los elementos contundentes y que acumulan más calor.
Inspirada en los radiadores tradicionales, esta carcasa está diseñada no solo para lucir una bella apariencia, sino también para favorecer la rápida refrigeración por convección de los componentes, alineando sus aletas con la dirección de avance del robot.
Por último, el nuevo ROBOGait cuenta con un pulsador de parada de emergencia para que el usuario detenga fácilmente el robot ante cualquier situación en la que se pudiera sentir en peligro o incómodo.
Estructura estable
El nuevo diseño de ROBOGait mejora la estabilidad y resistencia a vibraciones del producto.
Los componentes internos del robot se organizan posicionando lo más bajo y centrado posible su centro de gravedad, minimizando pérdidas de equilibrio. Además, cuenta con unas pestañas extensibles que aumentan su base para mantenerse estable en terrenos con diferentes pendientes o al acelerar mucho.
La reducción de vibraciones era un aspecto esencial del producto para conseguir analíticas de datos precisas y fiables. Fue necesario diseñar, prototipar y testar múltiples iteraciones de la unión cámara-soporte para llegar a un diseño que permitiera giros de la cabeza uniformes y un aislamiento de vibraciones óptimo en la marcha.
Dos opciones:
ROBOGait,
ROBOGait +
ROBOGait está diseñado para ser una solución de análisis de la marcha humana de bajo coste y accesible. Para los centros dispuestos a ofrecer la mejor experiencia de usuario, ROBOGait+ ofrece mensajes de retroalimentación no solo al médico a través de su tablet, sino también al paciente por medio de su pantalla integrada.