Diseño biomecánico e implementación de un prototipo de exoesqueleto robótico de las extremidades inferiores para ayudar a la movilidad de personas con paraplejia.

Abstract

Este trabajo de titulación presenta el desarrollo de un prototipo de un exoesqueleto robótico para las extremidades inferiores el cual realiza el ciclo de marcha normal humana el mismo que se compone de un diseño biomecánico con una estructura mecánica ajustable a las dimensiones del usuario basada en datos obtenidos bibliográficamente sobre la antropometría humana, se desarrolla un modelo matemático para obtener los valores mínimos de los torques necesarios para mover cada articulación de la pierna y seleccionar los actuadores más adecuados para ejecutar el movimiento de las articulaciones de la cadera, la rodilla y el tobillo respectivamente. Mediante un software especializado se ha modelado, simulado y seleccionado los materiales adecuados para la construcción de cada una de las partes que conforman al mismo en función de las especificaciones técnicas previamente establecidas, utilizando un sistema de control de lógica difusa o Fuzzy Logic se ha programado el respectivo algoritmo de control para el ciclo de marcha humana dentro de un micro controlador el cual se encarga de ejecutar todas las funciones ordenadas por el usuario a través de una aplicación para Android previamente programada e instalada en un dispositivo móvil el cual tiene por objetivo servir como interfaz entre el usuario y la máquina. Para la validar este prototipo se ha realizado por dos métodos: el primero al fabricar un prototipo a escala 1:3 mediante la aplicación de una técnica de prototipo rápido denominada impresión 3D a la cual se realizó todas las pruebas necesarias de movimiento las articulaciones y depuración del algoritmo de control y la segunda construir un prototipo a escala real y realizar pruebas experimentales en el mismo verificando su correcto funcionamiento y el cumplimiento del objetivo principal para el cual fue implementado.