Diseño de un exoesqueleto robótico para miembros inferiores con aplicaciones biomédicas

Abstract

In this work, a robotic exoskeleton was designed with the aim of lifting and making a person with disability in lower limbs to walk. Using anthropometric tables and medical images, a virtual patient was drawn and the robot linkages were sized. The minimum torque needed in the motors was computed through free-body diagrams, and an algorithm for the gait was proposed based on the observation of the human walking. The critical electronic components were selected in order to ensure to proper operation of the robot, and also a power circuit and a geared power transmission were designed. The geometries were validated using the Finite Element Method. Finally a control loop was proposed and a three-dimensional model of the final robot was drawn.

En el presente trabajo, se diseñó un exoesqueleto robótico con el objetivo de levantar y poner en marcha a una persona con discapacidad en piernas. Haciendo uso de tablas antropométricas, mediciones de campo e imágenes médicas, se dimensionó un paciente virtual y los eslabones articulados del robot. Se encontró el torque mínimo de los motores por medio de diagramas de cuerpo libre, y se propuso un algoritmo de marcha con base en la observación simplificada de la marcha humana. Se seleccionaron los componentes electrónicos críticos para el correcto funcionamiento del robot, y se diseñó un circuito de potencia y una transmisión mecánica. Se validaron las geometrías haciendo uso del Método de Elementos Finitos así como se diseñó el lazo de control y el modelo tridimensional del exoesqueleto robótico.