Resumen

Un robot asistente es una maquina que podría ayudar en hospitales y en casa a administrar las medicinas que necesita una persona convaleciente durante su recuperación. ¿Sera posible darle a personas con alguna enfermedad o que no es posible que se muevan comodidad al administrar las medicinas? El robot asistente esta hecho de piezas de Lego Mindstroms, se debe de programar con el Software de Programación de Lego Mindstroms. El objetivo o función de este robot es administrar las medicinas a las personas convalecientes ya sea en casa o en alguna habitación de un hospital. Yo quise hacer este proyecto porque mi abuelita  paterna toma muchas medicinas y hay veces en las que se le olvida o no recuerda a qué hora tomarlas y esto puede perjudicar gravemente a su salud.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

La robótica ha venido a revolucionar también el campo de la medicina en diversas aplicaciones para la salud, alguna de ellas todavía en fase de prueba, una de ellas es la cirugía robótica, que es la más conocida, sin embargo es en este momento que empieza una labor ardua para la convalecencia del paciente en cuanto a sus cuidados en hospitales e inclusive en casa. Así que una propuesta maravillosa sería la de crear un robot asistencial, el cual sería una herramienta muy útil tanto en hospitales como en casa, ya que aliviaría la presión de doctores en hospitales como de familiares en casa del cuidado de la persona convaleciente.

Antecedentes

Los robots desde sus inicios se han construido para realizar tareas hechas inicialmente de forma manual. Esta finalidad ha llevado a menudo a construirlos con una estructura antropomórfica, guardando cierta semejanza con el brazo humano. Todo ello hace que esta tecnología sea traspasable al campo de la rehabilitación de forma relativamente simple, concretamente para construir elementos prostéticos y ortéticos.

Un primer problema a resolver será el determinar como controlar dichos dispositivos mecánicos. Una forma de hacerlo es utilizar las propias señales mioeléctricas del usuario, las que genera el cerebro para activar los músculos. La figura 1 muestra el esquema de su funcionamiento. Cuando la discapacidad se debe a que el cerebro no transmite dichas señales, debe recurrirse a otras formas de control, aprovechando la capacidad del usuario más adecuada según su movilidad remanente y habilidades personales.

Aunque la historia de estos dispositivos cuenta ya con unos 30 años, su evolución no ha sido la que inicialmente podía preverse. Hay diversas razones que justifican este estancamiento. Por una parte la funcionalidad conseguible respecto al uso de brazos y manos sanos, debido no tan solo a las limitaciones mecánicas o de estrategias de control, sino también a las posibilidades del usuario a transmitir las órdenes adecuadas para producir los movimientos deseados. Por otra parte está la estética, normalmente en cierta contraposición a la efectividad funcional. El ruido producido por los motores que activan sus diferentes elementos articulados, constituyen un nuevo problema que puede limitar su uso en determinados entornos, o simplemente resultar excesivamente molesto para su uso normal. Finalmente hay que mencionar la necesidad de disponer de fuentes de energía para alimentar los motores, lo que implica para conseguir cierta autonomía, la utilización de baterías que deberá transportar el propio usuario en el entorno en que se mueva.

Todo ello ha motivado, en la búsqueda de un compromiso entre efectividad, estética y condiciones de operación, que se desarrollen soluciones de prótesis con prestaciones limitadas, pero manteniendo un mínimo de condiciones de estética y aporte de operatividad. La figura 2 muestra una mano en que se ha dado especial prioridad a su aspecto externo, realizando únicamente la operación de abrir-cerrar (con movimiento simultáneo de todos los dedos) que ha demostrado sin embargo ser de gran efectividad para un importante número de operaciones que el usuario podrá realizar gracias a ella.

Mano artificial:

Otro uso de robots en la rehabilitación es la alimentación de pacientes que ya no pueden usar sus manos.

Mucha gente con discapacidades utiliza robots como asistentes en actividades de la vida cotidiana, como alimentarse, afeitarse, cepillarse los dientes y rascarse. El MANUS es uno de los robots de rehabilitación multifuncionales mas conocidos y utilizados y ha ayudado a personas con discapacidades desde hace muchos años. Los pacientes piensan que es útil, pero no de una manera suficiente para obtener un estilo de vida totalmente independiente: Se mueve demasiado lento,  no es capaz de mover objetos pesados y el largo de su brazo a menudo no basta.

Uno de los alimentos mas difíciles a suministrar por un robot es la pasta, debido a su forma, su flexibilidad y su tendencia a entrelazar. Han investigado un robot, el 5DOF, que alimenta pasta japonesa a un cuadriplégico. Este no tiene sensores ópticos y está usado para  alimentar pasta con tenedor. Se controla con las ordenes siguientes: “coge la pasta del cuenco”, “dame la pasta” y “pon la pasta en el cuenco”.  Se utiliza un cuenco de forma cónica que no esta fijo en la mesa porque la pasta se centra en el fondo aún cuando queda poca, y así es más fácil cogerla.

También han investigado los efectos psicológicos a los pacientes por la alimentación por un robot. Todas las personas que participaron en el experimento dijeron que se sentían bastante incómodos al  estar alimentados por un robot, más a causa del movimiento cerca de su cara que a la rapidez del movimiento.

Los antecedentes de esta evolución fueron las investigaciones realizadas en 1991 por el ingeniero Philippe Green del Stanford Research Institute (SRI), quien diseñó el primer prototipo para realizar telecirugía, cirugía de telepresencia o cirugía asistida por computadoras, conocido originalmente como sistema Green de telepresencia. Casi de manera simultánea, el médico Stephen Jacobsen, investigador la compañía Sarcos de Utah, EEUU, desarrolló brazos y manos robóticas que replicaban por transmisión inalámbrica los movimientos humanos.

También en 1991 Richard M. Satava, cirujano del ejército de EEUU a cargo del Advanced Biomedical Technology Program (ABTP), dependencia de ARPA, en conjunto con el ingeniero Philippe Green, realizaron investigaciones en manipulación remota con el objetivo de atender a distancia las emergencias en los campos de guerra. Pruebas no publicadas, que fueron desarrolladas durante el conflicto bélico Tormenta del Desierto en Irak en 1993, demostraron que la interferencia satelital impedía llevar a cabo cirugía experimental con seguridad.

En 1993, el robot AESOP 1000 (Advanced Endoscopic System for Optimal Positioning) se convirtió en el primer ayudante de cirujano, al conducir el laparoscopio en una colecistectomía practicada por el Dr. Jonathan Sackier en el San Diego Medical Center de la Universidad de California.

1. Brooks y Anita Flynn del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT, por sus siglas en inglés) trabajaron desde 1994 en micro-robots inalámbricos empleados en estudios experimentales de colon, los cuales son antecesores de la cápsula endoscópica robótica, que puede ser ingerida y en su viaje por el aparato digestivo, toma miles de fotografías que permiten diagnósticos únicos.

En 1993 apareció ESOPO en su versión 1000, la versión 2000 en 1996, la 3000 en 1999, y la 4000 en el 2002. Se trata de robots esclavos que obedecen comandos de voz del cirujano, quien por el mismo medio, controla además las opciones electrónicas de un quirófano (mesa quirúrgica, lámparas y equipo de laparoscopia), así como la capacidad de comunicación vía telefónica e internet. A esta integración de tecnología se le dio el nombre de Quirófano Inteligente.

En 1997 realizaron los primeros cinco casos de cirugía por tele presencia, con los Drs. Jack Himpens, G. Laeman y Guy B. Cadiere. Cada uno de ellos realizó una o dos cirugías en el mismo quirófano, a diferentes pacientes. De esta primera evaluación surgió Mona, primer robot de tele-presencia, con el que se realizaron 12 operaciones más, ese mismo año en Alemania, Francia y Bélgica.

En el 2001, el cirujano francés Jacques Marescaux realizó la primera intervención quirúrgica a distancia transatlántica, con el robot Zeus de Computer Motion Inc., desde Nueva York, EEUU, a Estrasburgo, Francia; cables submarinos de fibra óptica recorrieron 3 800 millas para transmitir señales de audio, video y movimiento, con un retraso de la señal de 150 milésimas de segundo.

Hasta el 2003, Estados Unidos de América, Canadá, Japón, Italia, España y Portugal experimentaron con el Telemedicine Advanced Project (TAP) y Alemania, con el Advanced Research Telemedicine Minimally Invasive Surgery (ARTEMIS).

La robótica es de gran utilidad en la medicina; debido a que al ser programable y tener precisión exacta, permite al especialista acceder de mejor manera a áreas de riesgo o áreas en donde no se puede generar error alguno. Esta tecnología, además de ofrecer una intervención mejorada, ayuda al paciente a que su recuperación sea más rápida, no daña los tejidos sanos que se encuentran cercanos al área de operación y elimina lo que se conoce como temblores humanos al momento de la cirugía. No solo está presente al momento de operación, sino que la robótica también favorece a un paciente con alternativas de prótesis o suministro de medicamentos; éste último es necesario más que nada en pacientes que no tienen reacciones; es decir a aquellas personas que se encuentran en situaciones críticas. Es por esto que a continuación se clasificará a la robótica médica en tres etapas de asistencia.

1. a) Robots quirúrgicos
2. b) Robots para la rehabilitación y prótesis
3. c) Robots de almacenaje y distribuciónde medicamentos
4. ROBOTS QUIRÚRJICOS

Esta clase de Robots, permiten a los cirujanos realizar intervenciones complejas con resultados muy favorables, dichas intervenciones pueden ser tanto de exactitud como de fuerza; por ejemplo de exactitud podríamos hablar de una cirugía en la cabeza o el área cerebral; en donde la precisión juega un papel crucial en la intervención quirúrgica. Por otro lado podríamos hablar de una intervención de fuerza, cuando se necesitara cortar algún hueso, de ésta manera no se daña

ninguna parte sana, como tejidos o el resto del hueso. Con ésta ayuda conseguimos a más de exactitud en el proceso, disminución del tiempo de operación, disminución de la herida y por lo tanto del tiempo de recuperación. El robot puede además estar guiado por cámaras y con la información suficiente del paciente para cumplir funciones distintas, como por ejemplo; ser una regla o dirigir su función a un punto específico del paciente; es por esto que esta tecnología podría variar según la necesidad; siendo desde un brazo mecánico convencional o elementos de medida. Vale mencionar también la ventaja de la tele cirugía, que permite al paciente recibir un mejor tratamiento en su intervención al contar con cualquier especialista del mundo ya sea para operar o para asesorar.

Objetivo

Crear un robot que asista a personas enfermas, para acercarles los medicamentos y otros objetos que sean necesarias para dar comodidad y bienestar durante su convalecencia ya en un hospital como en casa.

Justificación

Me intereso este tema porque la presión de doctores, enfermeras y familiares, en cuestión de administrar las medicinas. Además mi abuelita toma muchas medicinas. Hay veces en las que las personas convalecientes no se pueden mover, por ejemplo: personas fracturadas, o discapacitadas, por lo que un robot asistente seria de mucha ayuda tanto en hospitales como en casa y aliviaría la presión de doctores y familiares.

Diseñar, armar y programar un robot asistente seria una muy buena alternativa para las personas convalecientes. Ya hecho el robot lo voy a ir a probar a la casa de mi abuelita para ver si si es posible que el robot entre en funcionamiento en hospitales y en casas.

Hipótesis

Si diseño, armo y programo un robot asistente, entonces podre dar a personas convalecientes bienestar y comodidad tanto en hospitales como en casa.

Método (materiales y procedimiento)

7. METODOLOGÍA

1.-Dibujar el prototipo del robot asistente en una hoja y con forme vallas avanzando ir modificando.

MATERIALES

• Set de Lego Mindstroms
• Software de programación de Lego Mindstroms
• Lápiz y hoja

2.- Armar el prototipo del robot conforme las características de un robot asistente.

 3.- Ya terminado el robot se debe de programar en el Software de Lego Mindstroms.

Galería Método

Resultados

Mis resultados fueron positivos ya que si pude armar y programar un robot asistente con piezas de Lego Mindstroms. Este robot si en un momento dado lo llego a mostrar con doctores puede servir a ayudarlos.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Tomando en cuenta que mi robot es un robot prototipo asistente le podría hacer modificaciones ya sea en el armado o en la programación. Concluyo que fue posible armar y programar un robot asistente por medio de piezas de Lego Mindstroms para darles bienestar a las personas convalecientes ya sea en casa o en algún cuarto de hospital. Es importante que se estudie la robótica en el medio de la salud porque es importante el bienestar de las personas y con robots asistentes ayudando en una sala de emergencias ayudaría de mucho. Este prototipo tiene varias limitaciones, tendría que observar a grandes rasgos cuales son las necesidades de ciertos tipos de personas convalecientes porque el robot que cree solo sirve para administrar las medicinas cuando la persona convaleciente las necesite. Los robots que se lleguen a crear deben de obedecer tres leyes estas leyes las escribió un escritor de ciencia ficción llamado Isaac Asimov estas leyes son: Un robot no puede hacer daño a un ser humano o por inacción, permitir que un

ser humano sufra daño. Un robot debe obedecer las órdenes de un ser humano, siempre y cuando no se contradiga la primera ley. Un robot debe proteger su existencia, siempre y cuando no se contradigan las primeras dos leyes. Las anteriores yo pienso que son correctas porque no dañan la existencia de los humanos,  ayudan al bienestar de la humanidad.

Bibliografía

http://www.solociencia.com/ingenieria/080  http://sfproyectoiprobotica.blogspot.mx/2013/01/robots-asistentes.html50801.htm

http://e-archivo.uc3m.es/handle/10016/6696

Summary

Research Question

Problem approach

Robotics has come to also revolutionize the field of medicine in various applications for health, some of them still in testing phase, one of which is robotic surgery, which is best known, however it is at this time that starts hard work for convalescence of the patient in their care in hospitals and even at home. So a wonderful proposal would be to create a welfare robot, which would be a very useful tool both in hospitals and at home, easing the pressure of doctors in hospitals and family back home convalescent care person.

Background

Objective

To create a robot to assist sick people to approach them medicines and other items necessary for comfort and wellbeing during his convalescence in hospital and at home.

Justification

I’m following this issue because the pressure of doctors, nurses and family in a matter of administering medicines. Also my grandmother takes many medicines. There are times when convalescent people can not move, for example, fractured, or disabled, so a robot assistant would be very helpful both in hospitals and at home and relieve pressure from doctors and family.

Design, build and program a robot assistant would be a very good alternative for convalescents. I already made the robot I’m going to try my grandmother’s house to see if it is possible for the robot operational in hospitals and homes.

Hypothesis

If design, assemble and program a robot Assistant, then will I give to convalescent people welfare and comfort both in hospitals and at home.

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Taking into consideration that my robot is a robot prototype assistant might do modifications to him be already in the armed one or in the programming. I conclude that it was possible to arm and to programme a robot assistant by means of pieces of Lay person Mindstroms to give well-being well-being to the convalescent persons is already at home or in some quarter of hospital. It is important that the robotics are studied in the way of the health because the well-being of the persons is important and with robots assistants helping in an emergency room it would help of much. This prototype has several limitations, he would have to observe to big features which are the needs of certain types of convalescent persons because the robot that he believes only serves to administer the medicines when the convalescent person needs them. The robots that they go so far as to create must obey three laws these laws he wrote them that a writer of science fiction called Isaac Asimov these laws are: A robot cannot hurt a human being or for inaction, allow a human being to incur loss. A robot must obey the orders of a human being, any time the first law is not contradicted. A robot must protect its existence, any time the first two laws are not contradicted. The previous ones I think that they are correct because they do not damage the existence of the human beings, they help to the well-being of the humanity.

Bibliography