Tesis (Magíster en Ingeniería Electrónica)

Con los años, los exoesqueletos se han incluido en aplicaciones clínicas, industriales y militares para mejorar y ayudar al cuerpo humano. En cuanto a los exoesqueletos de miembros inferiores en aplicaciones clínicas, están destinados a proporcionar ayuda durante las actividades de la vida diaria. Los exoesqueletos de las extremidades inferiores están equipados con una estructura mecánica, actuadores, sensores, accesorios e interfaces que interactúan físicamente con el usuario. Estas características se centran en estar adecuadamente diseñadas para una adecuada interacción humano-robot. Sin embargo, el diseño de las funciones tiene múltiples complejidades y limitaciones para resolver y evaluar. Por un lado, la articulación de la cadera humana tiene un comportamiento intrincado debido a los tres grados de libertad que no se resuelven con los exoesqueletos comerciales. Por otro lado, faltan indicadores de rendimiento de los dispositivos robóticos que evalúen adecuadamente las interfaces físicas.

En este sentido, esta tesis de maestría presenta el diseño y modelado de una articulación pasiva de cadera destinada a ayudar al movimiento de ab / aducción de la cadera. Además, también presenta una novedosa metodología de movimiento relativo tridimensional para evaluar la interacción humano-robot del exoesqueleto de extremidades inferiores AGoRA. La articulación pasiva de la cadera presenta los principios de diseño utilizados para estimar el par de interacción, lo que permite comprender la energía proporcionada al usuario. Además, también plantea los conceptos teóricos de la metodología de movimiento relativo tridimensional y la implementación en un estudio piloto. Los principales resultados apuntan a mejorar la comprensión del exoesqueleto de extremidades inferiores AGoRA de la interacción física humano-robot. Por un lado, la articulación pasiva de la cadera se caracteriza por diferentes precargas, dando al usuario un par máximo de 15,8 $ Nm $ con una precarga de 472,43 $ N $. Asimismo, la rigidez de la junta proporcionó un máximo de 4,24 $ Nm / deg $. Por otro lado, la metodología propuesta de movimiento relativo tridimensional demostró la interacción del exoesqueleto entre los tres planos principales de movimiento, identificando movimientos indeseables en los planos secundarios. Los resultados de la articulación propuesta revelaron múltiples mejoras para la asistencia del usuario. De manera similar, los resultados del movimiento relativo tridimensional sugirieron una mejora de las interfaces físicas para reducir los movimientos indeseables y mejorar la interacción humano-robot del exoesqueleto de extremidades inferiores AGoRA y su compatibilidad cinemática.