Kinematic Model of the Hand using Computer Vision

La biotecnología es una ciencia en auge y en especial el diseño de interfaces humano-máquina. El objetivo de este proyecto es avanzar en dicho campo y en concreto explorar el diseño de exoesqueletos y prótesis de la mano humana. La metodología utilizada en este proyecto fundamentalmente consta de tres fases. En primer lugar, se ha establecido un modelo teórico de la cinemática de la mano recurriendo a la documentación médica especializada para concretar su anatomía. Posteriormente se ha procedido a sintetizar la mano en sus parámetros simplificados y así definir un modelo robótico. Para ajustar dicho modelo a una mano real se procede a capturar el movimiento de esta en una secuencia de imágenes mediante ordenador. Para ello se utilizan unas marcas en las uñas de la mano con una geometría específica de tal manera que permite la estimación de su pose, es decir su posición e orientación, en el espacio. Esta secuencia de poses estimadas permite caracterizar el movimiento completo de la mano. Por último, mediante la síntesis cinemática dimensional, se definen las ecuaciones de movimiento parametrizadas del modelo teórico de la mano. Estas ecuaciones permiten ajustar el modelo a la secuencia de poses estimadas mediante visión por ordenador y así crear un modelo personalizado de la mano. Gracias a este sistema, se puede realizar un estudio sobre la correspondencia entre señales electomiográficas y los movimientos de la mano y así lograr una mejor funcionalidad de las prótesis. En definitiva, este proyecto ha logrado diseñar un algoritmo robusto para el seguimiento y estimación de las poses de las uñas de las manos y ha conseguido definir las ecuaciones de movimiento y crear una aplicación para resolverlas. Asimismo, ha encontrado modelos no antropomórficos que podrían ser de utilidad en el diseño de exoesqueletos.