Designing of a hand rehabilitation robotic device for the post-stroke patients with flaccidity

Prolonged lifetime brings a big number of various diseases and health cases in old age. One of the major problems is the stroke, that has a huge impact on people quality of life. However, rehabilitation is not always enough, what leads to poor recovery. The aim of this thesis is to design a robotic device for the hand rehabilitation of the post-stroke patients suffering from flaccidity. Due to the complexity of the subject, first the theoretical studies about stroke and flaccidity were done, then proper analysis of existing rehabilitation robots was made. Based on the given knowledge, guidelines of the project were identified. With necessary background, a concept of the device was created, and the 3D model was designed. In the last part, a 3D model prototype was built and ran with created software to primary validate functionality of the robot. The designed device is aimed at rehabilitation of flexion and extension movement of metacarpophalangeal joint (MP joint) and proximal interphalangeal joint (PIP joint) of 4 fingers, index, middle, ring, and pinkie. The design was focused on using the device at home without supervision of physiotherapist. The prototype demonstrates the functionality of the device and gives a good prospect for future development and use of the robot as an additional tool to the traditional rehabilitation.

Il prolungamento della durata della vita comporta il verificarsi di numerosi disturbi e patologie in età avanzata. L’ictus è uno tra i maggiori problemi che hanno un impatto rilevante sulla qualità della vita. Purtroppo la riabilitazione non è sempre sufficiente, il che può portare ad un processo di recupero scarso. Lo scopo di questa tesi è la progettazione di un dispositivo robotico per la riabilitazione della mano destinato ai pazienti che hanno subito un ictus e soffrono di flaccidità dell’arto. Poiché l’argomento risulta di notevole complessità, in primo luogo è stato condotto uno studio teoretico sull’ictus e sulla problematica della flaccidità, nonché un’adeguata analisi dei robot per la riabilitazione attualmente esistenti. Sulla base delle informazioni acquisite, sono state definite le linee guida per la progettazione. Alla luce delle conoscenze necessarie sono state definite le specifiche di progetto del dispositivo e un corrispondente modello 3D. Nell’ultima parte, il modello 3D del prototipo è stato analizzato tramite un software creato appositamente per validare la funzionalità del robot. L’apparecchiatura progettata si intende dedicata alla riabilitazionedei movimenti di flessione ed estensione dell’articolazione metacarpo-falangea (articolazione MP) e dell’articolazione interfalangea prossimale (articolazione PIP) di quattro dita: indice, medio, anulare e mignolo. Lafasedi progetto si è focalizzata sull’utilizzo domestico del dispositivo senza la supervisione di un fisioterapista. Il prototipo dimostra il corretto funzionamento dell’apparecchiatura e offre una buona prospettiva per lo sviluppo futuro del robot come strumento aggiuntivo alla riabilitazione tradizionale.