Sistema de rehabilitación para mano basado en robótica suave

Abstract

RESUMEN: Este trabajo presenta el desarrollo de un prototipo de órtesis de mano basado en robótica suave. Inicialmente se expone la necesidad actual y el público objetivo de este tipo de actuadores, se presenta el objetivo general junto a los objetivos específicos y se muestran algunos antecedentes. Posteriormente se tiene un marco teórico, que permite ver a profundidad algunos de los temas aplicados en el trabajo de grado. Luego de esto, se explica la metodología que se aplicará a lo largo del desarrollo, junto a sus entregables. Después se realiza el diseño metodológico, que empieza con una investigación preliminar que permite llegar a los requerimientos reales del actuador, seguido de un diseño y selección de concepto. Seguido de esto se tiene el diseño de detalle, en donde se muestran los planos para la realización y manufactura del dispositivo. Estos incluyen los planos para los circuitos eléctricos, el diseño de lazo de control y el código utilizado para su implementación en el microcontrolador, los modelos para la impresión y manufactura de los actuadores de silicona y la selección de materiales de fabricación. Después, se presenta la órtesis completa funcionando en un ambiente controlado. En esta etapa de resultados se muestran imágenes que muestran y evalúan los movimientos y posiciones obtenidos con sus gráficas del control. Por último, se concluye sobre la utilidad de estos sistemas para suplir algunas de las necesidades actuales, y su particular relevancia en los sistemas de rehabilitación gracias a su capacidad de trabajar junto a los humanos sin lastimarlos. También la obtención de un primer prototipo funcional con resultados satisfactorios, junto a su proceso de manufactura detallado que abre las puertas a que en el futuro se realice un desarrollo más profundo de este. Finalmente se discuten recomendaciones para mejorar este prototipo en un trabajo futuro.

ABSTRACT: This paper presents the development of a prototype hand orthosis based on soft robotics. Initially, the current need and the target audience of this type of actuators are exposed, the general objective is presented together with the specific objectives and some background is shown. Subsequently, there is a theoretical framework, which allows to see in depth some of the topics applied in the degree work. After this, the methodology that will be applied throughout the development is explained, together with its deliverables. Then the methodological design is carried out, which starts with a preliminary research that allows to reach the real requirements of the actuator, followed by a concept design and concept selection. This is followed by the detailed design, where the detailed drawings for the realization and manufacture of the device are shown. These include the drawings for the electrical circuits, the control loop design and the code used for its implementation in the microcontroller, the models for the printing and manufacturing of the silicon actuators and the selection of fabrication materials. Then, the complete orthosis is presented working in a controlled environment. In this results stage, images showing and evaluating the movements and positions obtained with their control graphs are shown. Finally, it is concluded about the usefulness of these systems to supply some of the current needs, and their particular relevance in rehabilitation systems thanks to their capacity to work together with humans without hurting them. Also the obtaining of a first functional prototype with satisfactory results, together with its detailed manufacturing process that opens the doors to a deeper development of this system in the future. Finally, recommendations are discussed to improve this prototype in a future work.