Nuevas estrategias para la interacción y la movilidad de niños con parálisis cerebral según un modelo convergente

Abstract

Esta tesis doctoral presenta la concepción, la implementación y la validación de nuevas estrategias para la interacción y la movilidad de niños con parálisis cerebral (PC) y síndromes afines, todo ello siguiendo un modelo convergente. Inicialmente, se plantea el desarrollo de un vehículo robótico para promover las aptitudes físicas y cognitivas a través de experiencias de movilidad. Pese a la versatilidad del vehículo, muchos de estos niños presentan limitaciones neuromotoras graves, que le impiden interactuar con la consola de conducción del vehículo en las diferentes modalidades. Por ello, para mejorar la accesibilidad del vehículo, no basta dotar a éste de diferentes modos de conducción y de mando, sino que de forma complementaria, se propone una nueva interfaz persona-máquina que potencie la actividad voluntaria y reduzca los efectos de los movimientos involuntarios. La motivación de este trabajo se basa en que la autonomía de locomoción es esencial para el desarrollo perceptivo, motor y social en los primeros años de vida. La revisión del estado del arte de los dispositivos de apoyo a la movilidad para personas con PC, muestra que pocos de ellos tienen como objetivo potenciar el desarrollo integral de la persona. Por otro lado, la interacción entre la máquina y el usuario con PC resulta un factor crítico. Un estudio bibliográfico de las interfaces persona-computador para usuarios con PC mostró que, aunque existen diversas soluciones, la usabilidad de las interfaces decrece drásticamente cuando existen afectaciones motoras graves, que dificultan el control voluntario. De acuerdo a estas consideraciones, se han detectado las siguientes necesidades: Mejorar la interacción del niño con su entorno físico y social a través de experiencias de movilidad como medio esencial del desarrollo integral del niño. Caracterizar las limitaciones de control causadas por las alteraciones de postura y movimiento de estos colectivos. Facilitar la interacción entre el niño y el dispositivo de apoyo a través de estrategias de filtrado del movimiento involuntario. En este contexto, las principales aportaciones científicas han sido: Propuesta de un modelo conceptual para formalizar la aplicación de las tecnologías de apoyo a personas con PC. El modelo define tres tipos de dispositivos de apoyo: general, personal y de entorno que han de interactuar de forma convergente para aproximar el dispositivo al usuario, y ambos, al entorno. Diseño y construcción de un nuevo vehículo robótico preindustrial como dispositivo de apoyo al desarrollo integral de los niños con PC. Diseño y evaluación de un algoritmo para estimación precisa y fiable de distancias a obstáculos empleando sensores ultrasónicos, para apoyar al niño en la conducción del vehículo. Desarrollo de una herramienta para la captura y el análisis del ejercicio de conducción para la objetivación del proceso terapéutico. Diseño y construcción de una nueva interfaz persona-máquina basada en tecnología inercial. Caracterización de la postura y del movimiento alterados de las personas con PC en el control del dispositivo inercial mediante el registro y el análisis de parámetros relacionados con estas alteraciones y la definición de métricas para su objetivación. Diseño y validación de una estrategia eficaz de filtrado para la reducción del efecto del movimiento involuntario en el control de la interfaz inercial. Validación funcional de la interfaz inercial como dispositivo de entrada al computador para su uso en aplicaciones diversas. Validación funcional de la interfaz inercial como dispositivo específico para la conducción del vehículo. Implementación práctica y validación del modelo conceptual de interacción convergente propuesto. Las soluciones y métodos planteados han sido validados de manera experimental con personas con PC. El criterio de selección de los participantes ha incluido a personas con graves dificultades para acceder a interfaces convencionales e incluso avanzadas. Los resultados obtenidos muestran que se han obtenido mejoras funcionales altamente positivas, que son expuestas en la memoria. El vehículo se ha mostrado como una herramienta eficaz para motivar al niño a interactuar con su entorno. La interfaz inercial ha demostrado ser un canal de interacción adecuado para estas personas, tanto para el acceso al computador como para la conducción del vehículo. Con todo, el resultado más significativo de esta tesis doctoral ha sido la creación de los dispositivos de apoyo (vehículo e interfaz) según un modelo de tecnología convergente de apoyo, con lo que se pretende aportar mayor autonomía y calidad de vida a las personas con PC.