Publication: Exoesqueleto para miembro superior con dos grados de libertad en articulaciones de hombro y codo
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Abstract in spanish
RESUMEN: El presente trabajo documenta el proceso de diseño conceptual y de detalle de un exoesqueleto de dos grados de libertad para uso potencial en rehabilitación pasiva de hombro y codo, en movimientos de flexión y extensión de codo y flexión de hombro. En la etapa de diseño conceptual se han obtenido los parámetros básicos de diseño y criterios de selección de concepto mediante una adecuada búsqueda bibliográfica, visitas a centros de rehabilitación y entrevistas con expertos en el tema. Una vez seleccionado el concepto de diseño se desarrolló el diseño de detalle, logrando así superar los objetivos planteados en un principio. Bajo criterios de antropometría, morfofisiología, ergonomía, biomecánica y con el soporte de herramientas CAD, análisis de elementos finitos (FEA) y modelado matemático del sistema se estableció los componentes y materiales de cada subsistema del dispositivo, así como planos de detalle para la construcción del dispositivo. Como producto final se obtuvo el diseño de detalle de un dispositivo capaz de mover cada articulación en un arco de 150 grados con un torque mayor a 19,6 Nm, un ajuste de longitud de 5cm entre centros de rotación, adaptable para ser usado sentado o parado y con prestaciones de rehabilitación pasiva para la prevención de la formación de fibrosis, contracturas, retracciones, edemas y limitaciones articulares por compromiso de tejidos blandos. A partir del ensamble de las piezas que conforman el dispositivo y los modelos 3D de un brazo humano y una silla de ruedas, fue posible la aproximación a un entorno real de trabajo así como la optimización de las distribuciones de algunos elementos.
Abstract in english
ABSTRACT: The work documented in this Thesis shows the development process of the concept and detailed design, applied to a two degrees of freedom exoskeleton, which can perform tasks of rehabilitation in flexion and extension of elbow, and flexion of shoulder. In the concept design stage, the selection criteria was obtained through literature, visits to rehabilitation centres and interviews with professionals with experience in the field of passive rehabilitation. After selecting one concept the detailed design was elaborated, was mandatory to work under parameters of anthropometry, morphophysiology, ergonomics and biomechanics, also supported by CAD and FEA tools and mathematic models of the system. The final product was the approach of a device able to move each joint in an arc of 150 degrees with a torque higher than 19.6Nm, a length adjustment of 5cm between centers of rotation, adaptable to be used seated or in a stand up position. Also has possible applications in the prevention of fibrosis, contractures, edemas and joint limitations caused by soft tissues inconveniences. Thanks to the 3D models of a human arm and a wheel chair, was possible to give a closer idea of the working environment, as well as the optimization of the location of some elements.