Diseño, construcción y control de un novedoso dispositivo de rehabilitación de tobillo

• Blanco-Figueroa, Salomón ^[1] ; Abúndez-Pliego, Arturo ^[1] ; Blanco-Ortega, Andrés ^[1] ; De Jesús-Ramírez, Fernanda ^[1] ; Loeza de la Cruz, Yunel ^[2]
  1. [1] Tecnológico Nacional de México

     Tecnológico Nacional de México

     México

     
  2. [2] Universidad Tecnológica Emiliano Zapata del Estado de Morelos (UTEZ). Av. Universidad Tecnológica 1, Palo Escrito, C.P. 62765. Emiliano Zapata, Morelos, México.
• Localización: Revista de Ciencias Tecnológicas, ISSN 2594-1925, Vol. 7, Nº. 3, 2024 (Ejemplar dedicado a: July-September (Continuous Flow Publication); e361), págs. 1-13
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Design, construction and control of a novel ankle rehabilitation device
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    En este artículo se presenta un novedoso dispositivo para rehabilitación de tobillo, de dos grados de libertad. El dispositivo se diseñó con base en las medidas antropométricas de la población mexicana y la cinemática natural del tobillo durante la marcha, por lo tanto, es capaz de reproducir los movimientos de dorsiflexión – plantarflexión y eversión – inversión. El prototipo virtual del rehabilitador de tobillo se simuló en MSC Adams® para determinar la respuesta dinámica al implementar técnicas de control Proporcional - Integral para cada movimiento. Los resultados de la simulación muestran que el prototipo alcanza una amplitud máxima y mínima de movimiento que se ajusta de manera precisa a los parámetros antropométricos del tobillo. Este comportamiento se observa manteniendo una velocidad constante en los motores impulsores, lo cual es crucial para garantizar la estabilidad y la precisión en el desempeño del dispositivo. El rehabilitador, impulsado por dos motorreductores que impulsan a mecanismos de cuatro barras, permite ejecutar movimientos simples, y también realizar combinaciones de dorsi/plantarflexión e inversión/eversión de manera simultánea.

  • English

    A novel two-degree-of-freedom ankle rehabilitation device was designed and simulated in this work. The device was designed based on both the anthropometric measurements of the Mexican population and the natural kinematics of the ankle joint during walking; therefore, allows reproducing the dorsiflexion - plantarflexion and eversion - inversion movements. The virtual prototype of the ankle rehabilitator was simulated in MSC Adams® to determine the dynamic response by implementing Proportional - Integral control techniques for each movement. The simulation results show that the prototype achieves a maximum and minimum range of motion that precisely matches the anthropometric parameters of the ankle. This behaviour is observed by maintaining the motors operating at a constant speed, which is crucial to ensure stability and accuracy in the performance of the device. The rehabilitator, driven by two geared motors driving four-bar mechanisms, allows simple movements, as well as dorsi/plantarflexion and inversion/eversion combinations to be performed simultaneously.