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According to the World Health Organization (WHO), stroke is the third leading cause of disability and the second leading cause of death worldwide, mainly affecting lower-middle-income countries. The upper limb, specifically the hand, is one of the most common motor disabilities following a stroke. The hand plays a vital role in performing activities of daily living (ADLs), so hand rehabilitation is essential. With technological development in recent years, soft robotics has emerged as a possible solution to provide physical and cognitive assistance during rehabilitation. This master’s thesis presents the development of two versions of a replicable hand exoskeleton for hand rehabilitation and assistance in ADLs based on soft robotics for stroke survivors, the ExHand Exoskeleton. The device is evaluated through standard functionality and usability tests on ten healthy subjects. The results demonstrate that the device satisfies the requirements of a hand exoskeleton for rehabilitation and assistance with a glove weight of 137 g and total system weight of 971 g, as well as its actuators perform a distal force of 9.18 ± 1.16 N, sufficient to grasp different objects associated with ADLs. Likewise, the person using the device can perform different daily living activities, such as writing and eating. In addition, the ExHand Exoskeleton can perform eight types of grasping with 24 objects of different shapes, sizes, textures, weights, and stiffness with 80.80% similarity to a healthy user. Also, the user satisfaction questionnaire results indicated a positive mean score of 4.27 ± 0.34 on a Likert scale ranging from 1 to 5. Finally, two surveys were conducted to evaluate the acceptance and intention of use by clinicians, showing that the device is a valuable and easy-to-use tool to support neurological patients., Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), el ictus es la tercera causa de discapacidad y la segunda causa de muerte en todo el mundo, afectando principalmente a los países de ingresos medios-bajos. El miembro superior, concretamente la mano, es uno de los movimientos motores más comunes. discapacidades después de un accidente cerebrovascular. La mano juega un papel vital en la realización de actividades de la vida diaria. (AVD), por lo que la rehabilitación de la mano es fundamental. Con el desarrollo tecnológico en los últimos años, la robótica blanda ha surgido como una posible solución para brindar asistencia física y cognitiva durante la rehabilitación. Esta tesis de maestría presenta el desarrollo de dos versiones de un exoesqueleto de mano replicable para rehabilitación de manos y asistencia en AVD basado en robótica blanda para supervivientes de accidentes cerebrovasculares, ExHand Exoskeleton. El dispositivo se evalúa a través de Pruebas estándar de funcionalidad y usabilidad en diez sujetos sanos. Los resultados demuestran que el dispositivo cumple los requisitos de un exoesqueleto de mano para rehabilitación y asistencia con un peso de guante de 137 g y un peso total del sistema de 971 g, así como sus actuadores realizar una fuerza distal de 9,18 ± 1,16 N, suficiente para agarrar diferentes objetos asociados con actividades de la vida diaria. Asimismo, la persona que utiliza el dispositivo puede realizar diferentes tareas diarias actividades de la vida, como escribir y comer. Además, el exoesqueleto ExHand puede realizar ocho tipos de agarre con 24 objetos de diferentes formas, tamaños, texturas, pesos y rigidez con un 80,80% de similitud con un usuario sano. Asimismo, el cuestionario de satisfacción del usuario Los resultados indicaron una puntuación media positiva de 4,27 ± 0,34 en una escala de Likert que va de 1 a 5. Finalmente, se realizaron dos encuestas para evaluar la aceptación e intención de uso por médicos, lo que demuestra que el dispositivo es una herramienta valiosa y fácil de usar para apoyar neurológico pacientes, Maestría, Magíster en Ingeniería Electrónica

ilustraciones de músculos a color, ilustraciones de colocación de electrodos, tablas de clasificaciones, Para el ser humano el poder realizar todas sus habilidades básicas es de vital importancia, por este motivo perder esta capacidad es algo que afecta fuertemente la vida del ser humano y que conlleva a una pérdida parcial de la calidad de vida de la persona. Para solucionar este problema, la humanidad ha desarrollado a través del tiempo diferentes formas de rehabilitación según la necesidad que tenga cada persona y según qué parte del cuerpo humano fue afectada. El grupo de investigación Gibiome del semillero de ingeniería de rehabilitación de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito está desarrollando diferentes investigaciones alrededor de un exoesqueleto activo de miembro inferior, el cual está diseñado para hacer parte de una plataforma de robótica ajustable para rehabilitación de marcha y asistencia (AGoRA). El exoesqueleto fue diseñado como una manera de rehabilitación para pacientes que hayan sufrido de un accidente cerebrovascular (ACV). Consta con 6 grados de libertad y está hecho en su mayor parte en duraluminio, además posee sensores, actuadores y plantillas de fuerza. Actualmente se están desarrollando tres estudios para observar la eficacia del exoesqueleto en la terapia física. Para ello se están desarrollando varias terapias para pacientes que hayan sufrido de un ACV. Una de ellas está enfocada en la rehabilitación de rodilla con exoesqueleto activo en estado estacionario, que consiste en ejercicios de flexión y extensión de la rodilla con asistencia del exoesqueleto mientras el paciente está sentado. Otra de estas terapias también está enfocada en la rehabilitación de rodilla, pero en marcha, donde el paciente usará el exoesqueleto en diferentes modos (transparencia y asistencia), mientras camina en una banda sin fin, este también se realiza en pacientes sanos con el fin de observar que el exoesqueleto no afecta los patrones normales de marcha. Estos estudios tienen unos indicadores que son los EMGs de los músculos relacionados con las actividades realizadas en la terapia, patrones de marcha, nivel de espasticidad según la escala de Ashworth (En dado caso de que sean participantes patológicos). Cada protocolo se planteó basados en el estado del arte de estudios anteriores los cuales realizaron terapias con exoesqueleto de miembro inferior y tenían indicadores para demostrar la influencia del exoesqueleto. En cada uno de estos estudios se realizaron encuestas de satisfacción, ya que la opinión del usuario es bastante importante y definitiva para identificar las ventajas y desventajas de cada estudio, y para obtener una realimentación donde se tomarán en cuenta los resultados de las encuestas para enfocarse en los puntos a mejorar. También se espera que a medida de que avancen las sesiones de terapia se vean mejoras en el paciente reflejadas en los resultados de patrones de marcha y que se vean reducidos los niveles de espasticidad., For the human being, being able to perform all their basic skills is of vital importance, for this reason losing this ability is something that strongly affects the life of the human being and that leads to a partial loss of the person's quality of life. To solve this problem, humanity has developed over time different forms of rehabilitation according to the needs of each person and according to which part of the human body was affected. The Gibiome research group from the rehabilitation engineering hotbed of the Julio Garavito Colombian School of Engineering is developing different investigations around an active lower limb exoskeleton, which is designed to be part of an adjustable robotics platform for gait rehabilitation and assistance (AGORA). The exoskeleton was designed as a form of rehabilitation for patients who have suffered from a cerebrovascular accident (CVA). It has 6 degrees of freedom and is made mostly of duralumin, it also has sensors, actuators and force templates. Three studies are currently underway to observe the effectiveness of the exoskeleton in physical therapy. For this, several therapies are being developed for patients who have suffered a stroke. One of them is focused on knee rehabilitation with active exoskeleton in steady state, which consists of knee flexion and extension exercises with the assistance of the exoskeleton while the patient is sitting. Another of these therapies is also focused on knee rehabilitation, but in running, where the patient will use the exoskeleton in different modes (transparency and assistance), while walking on a treadmill, this is also done in healthy patients in order Note that the exoskeleton does not affect normal walking patterns. These studies have some indicators that are the EMGs of the muscles related to the activities carried out in the therapy, gait patterns, level of spasticity according to the Ashworth scale (if they are pathological participants). Each protocol was proposed based on the state of the art of previous studies which carried out therapies with exoskeleton of the lower limb and had indicators to demonstrate the influence of the exoskeleton. In each of these studies, satisfaction surveys were carried out, since the user's opinion is quite important and definitive to identify the advantages and disadvantages of each study, and to obtain feedback where the results of the surveys will be taken into account to focus on the points to improve. It is also expected that as the therapy sessions progress, improvements will be seen in the patient reflected in the results of gait patterns and spasticity levels will be reduced., Pregrado, Ingeniero(a) Biomédico(a), 1ra ed., Ingeniería de rehabilitación

SPA- En Colombia, alrededor de 1’486.213 personas tienen algún tipo de discapacidad, de las cuales 19% tiene dificultad de llevar, mover y/o utilizar objetos con las manos. Dentro de este grupo se encuentran las amputaciones de mano, donde sus principales causas son traumatismos, causas congénitas y vasculares. Las prótesis nacen de la necesidad de suplir la función del miembro faltante y su principal desarrollo ha sido con materiales rígidos. Sin embargo, factores como el peso, costo, aspecto físico, entre otros, hacen que los usuarios no estén completamente satisfechos con el dispositivo. Las prótesis basadas en soft-robotics son aquellas que para su estructura usan materiales con módulos de elasticidad similares a los del cuerpo humano o aquellas que tienen articulaciones elásticas y su mecanismo de actuación es por cables. Este proyecto tiene como objetivo evaluar mecánica y funcionalmente una prótesis de mano basada en soft-robotics, la prótesis se desarrolló bajo el marco del proyecto PrExHand y su objetivo principal es que además de ser funcional, sea de bajo costo. La revisión de literatura permitió conocer cuáles son las pruebas mecánicas y funcionales utilizadas generalmente en prótesis. Del estado del arte, se definieron 3 pruebas mecánicas: fuerza de agarre, energía y fuerza de tracción. También se encontró el protocolo de evaluación de manos antropomórficas (AHAP, por sus siglas en inglés Anthropomorphic Hand Assessment Protocol), para aplicar a los dos diseños planteados para la prótesis PrExHand. Los resultados de las pruebas mecánicas mostraron que el diseño A tiene una fuerza de agarre máxima de 22,07 ± 2,03 N, para cerrarse requiere una energía de 0,76 ± 2,03 J, disipa una energía de 0,21 ± 0,17 J y soporta una fuerza de tracción de 173,31 ± 5,66 N. Por otro lado, el diseño B tiene una fuerza de agarre máxima de 33,68 ± 1,34 N, para cerrarse requiere una energía de 1,28 ± 0,13 J, disipa una energía de 0,96 ± 0,12 J y soporta una fuerza de tracción de 78,48 ± 0 N. En la pruebas funcional, además de probar los dos diseños de la prótesis PrExHand, se probó la prótesis robótica de la empresa Prótesis Avanzadas. Esta prueba mostró como resultado que la Prótesis comercial tenía un puntaje mayor, es decir que su funcionalidad es similar a la mano en un 79,31 %, seguida por PrExHand A en un 73,33% y PrExHand B en un 69,17 %. En conclusión, mecánicamente PrExHand A tuvo resultados más cercanos a lo esperado en energía y en la fuerza de tracción que soporta. La diferencia entre los resultados relacionados con energía y fuerza de tracción se encuentran relacionados a dos características de PrExHand B. Por un lado, los dedos tienen un recubrimiento completo en silicona y por el otro, el mecanismo deslizable, los cuales causaron que el motor tuviera que generar más fuerza en los tendones para cerrar la prótesis. Por otro lado, la fuerza de agarre de PrExHand B tuvo un resultado mayor respecto al diseño A. Esto consecuencia de que las siliconas permitieron que la prótesis pudiera agarrar de forma más idónea el dinamómetro y tener resultados más altos. Finalmente, aunque funcionalmente la prótesis comercial tuvo mayores resultados generales, respecto a los dos diseños de la prótesis PrExHand, en algunos tipos de agarres se vio que estas últimas tenían puntajes más altos. Esto abre la posibilidad de aplicar en la prótesis comercial de Prótesis Avanzadas algunos de los conceptos utilizados en los agarres donde los puntajes para las prótesis PrExHand fueron mayores., ENG- In Colombia, around 1'486,213 people have some type of disability, 19% of them have difficulty carrying, moving, and/or using objects with their hands. Within this group are hand amputations, where the main causes are traumatisms, congenital and vascular causes. Prostheses arise from the need to replace the function of the missing limb and their main development has been with rigid materials. However, factors such as weight, cost, physical appearance, among others, make users not completely satisfied with the device. Prostheses based on soft-robotics are those that for their structure use materials with elasticity modules similar to the human body or those that have elastic joints and their actuation mechanism is by cables. This project aims to mechanically and functionally evaluate a hand prosthesis based on soft-robotics. The prosthesis was developed under the framework of the PrExHand project, and its main objective is that in addition to being functional, it is low cost. The PrExHand prosthesis is an electro-pneumatic device. The flexion and extension of the fingers are done with tendons that go to a motor and the abduction and adduction of the fingers are done with air-controlled silicone actuators. Two designs have been proposed within the project, which will be evaluated within the framework of this degree work. Design A (PrExHand A) links the tendons that actuate the fingers to the motor using an inelastic element and some parts of the fingers are covered with silicone. Design B (PrExHand B) links the tendons to the motor using a sliding mechanism located in the palm of the prosthetic hand, and the fingers are completely covered with silicone. The objective of this thesis is to determine the pros and cons of the designs and propose the final version that will be evaluated with patients. For this purpose, mechanical and functional tests are used to characterize the prostheses. The literature review provided information on the mechanical and functional tests generally used in prostheses. From the state of the art, 3 mechanical tests were defined: grip force, energy, and tensile force. The Anthropomorphic Hand Assessment Protocol (AHAP) was also found, to be applied to the two designs proposed for the PrExHand prosthesis. The results of the mechanical tests showed that design A has a maximum grip force of 22.07 ± 2.03 N, requires the energy of 0.76 ± 2.03 J to close, dissipates the energy of 0.21 ± 0.17 J, and withstands a tensile force of 173.31 ± 5.66 N. On the other hand, design B has a maximum grip force of 33.68 ± 1.34 N, to close requires the energy of 1.28 ± 0.13 J, dissipates the energy of 0.96 ± 0.12 J, and withstands a tensile force of 78.48 ± 0 N. In functional testing, in addition to testing the two designs of the PrExHand prosthesis, the robotic prosthesis from Prótesis Avanzadas was tested. This test showed as a result that the commercial prosthesis had a higher score what it means that its functionality is similar to the hand in 79.31%, followed by PrExHand A with 73.33% and PrExHand B with 69.17%. In conclusion, mechanically PrExHand A had results closer to the expected in energy and in the tensile force that supports. The difference between the results related to energy and traction force is related to two characteristics of PrExHand B. On the one hand, the fingers have a full silicone coating and on the other hand, the sliding mechanism caused the motor to have to generate more force on the tendons to close the prosthesis. The grip force of PrExHand B performed better than design A. This was a consequence of the fact that the silicones allowed the motor to generate more force on the tendons to close the prosthesis. This was a consequence of the silicones allowing the prosthesis to grip the dynamometer better and have higher results. Finally, although functionally the commercial prosthesis performed better overall than the two PrExHand prosthesis designs, in some types of grips it was seen that the latter had higher scores. This opens the possibility of applying some of the concepts used in the grips where the scores for the PrExHand prostheses were higher than the commercial prosthesis of Advanced Prosthetics., Pregrado, Ingeniero(a) Biomédico(a)