Modelling, design, and construction of a wrist rehabilitation exoskeleton: Modelado, diseño y construcción de un exoesqueleto para rehabilitación de la muñeca

• Autores: José Luis Sarmiento Ramos, María Fernanda Anaya Rojas
• Localización: Scientia et Technica, ISSN 0122-1701, Vol. 27, Nº. 3, 2022, págs. 177-185
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Modelado, diseño y construcción de un exoesqueleto para rehabilitación de la muñeca: Modelado, diseño y construcción de un exoesqueleto para rehabilitación de la muñeca
• Enlaces
  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • español

    Este trabajo presenta el modelado, diseño, construcción y control de un exoesqueleto para rehabilitación de la flexión/extensión y abducción/aducción de la articulación de la muñeca. Los modelos dinámicos de los movimientos de la muñeca se obtienen por medio de la formulación de Euler-Lagrange, y se construyen en Simulink de MATLAB junto con un control PID en lazo cerrado que representa el control natural neuromusculoesquelético del humano. Se realizan simulaciones para estimar el torque requerido en la articulación para producir los movimientos funcionales de la muñeca en un adulto promedio colombiano. El exoesqueleto está diseñado en el software CAD SolidWorks, construido a través de impresión 3D en ácido poliláctico (PLA), accionado por dos servomotores, y controlado por una tarjeta Arduino UNO que establece comunicación con un aplicativo móvil Android desarrollado en MIT App Inventor para el ingreso de los parámetros de la terapia de rehabilitación. El resultado de este trabajo es un exoesqueleto liviano con una masa total de 0.64 [kg] incluyendo servomotores, microcontrolador y baterías, con la capacidad de ser usado para prácticas de telerehabilitación, garantizando el seguimiento del desplazamiento angular con errores por debajo del 10%.

  • English

    Este trabajo presenta el modelado, diseño, construcción y control de un exoesqueleto de rehabilitación de flexión/extensión y abducción/aducción de la articulación de la muñeca. Los modelos dinámicos de los movimientos de la muñeca se obtienen utilizando la formulación de Euler-Lagrange y se construyen en Simulink de MATLAB junto con un control PID de lazo cerrado que representa el control neuromusculoesquelético natural humano. Se realizan simulaciones para estimar el torque articular requerido para producir los movimientos funcionales de la muñeca en un adulto colombiano promedio. El exoesqueleto está diseñado en el software CAD SolidWorks, construido mediante impresión 3D en ácido poliláctico (PLA), alimentado por dos servomotores a bordo y controlado por una placa Arduino UNO que establece comunicación con una aplicación móvil Android desarrollada en MIT App Inventor para ingresar los parámetros de la terapia de rehabilitación.