Aplicando la Teoría de Tornillo para Diseñar el Turmell-Bot: Un Robot Paralelo de Rehabilitación de Tobillo Reconfigurable y Conducido por Cables
Autores: Vargas-Riaño, Julio; Agudelo-Varela, Óscar; Valera, Ángel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Aplicando la Teoría de Tornillo para Diseñar el Turmell-Bot: Un Robot Paralelo de Rehabilitación de Tobillo Reconfigurable y Conducido por Cables
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Articulación compleja
Tobillo
Robótica de rehabilitación
Robot accionado por cables
Cinemática
Estática
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
El tobillo es una articulación compleja con una alta incidencia de lesiones. La robótica de rehabilitación aplicada al tobillo es un campo de investigación muy activo. Presentamos la cinemática y estática de un robot de rehabilitación de tobillo reconfigurable impulsado por cables. Primero, estudiamos cómo los tendones tiran de los huesos del mediopié alrededor de los ejes talocrural y subtalar. Propusimos un mecanismo híbrido serie-paralelo análogo al tobillo. Luego, utilizando la teoría de tornillos, sintetizamos un robot impulsado por cables con el tobillo humano en la cinemática de lazo cerrado. Incorporamos un sensor de cable de tracción para medir la pose de los ejes y calcular el producto de exponentes. También reconfiguramos los cables para equilibrar las fuerzas de tensión y presión utilizando la proyección de los ejes en los planos de la base y la plataforma. Además, calculamos el espacio de trabajo para mostrar que el diseño reconfigurable se adapta a varios tamaños. Los datos utilizados son de antropometría y estadísticas. Finalmente, validamos la estática del robot con MuJoCo para varios grupos de longitud de cable correspondientes al rango de movimiento de los ejes. Sugerimos un sistema de ajuste de plataforma y un método de alineación. El diseño es ligero y el robot impulsado por cables tiene ventajas sobre los robots paralelos rígidos, como las plataformas de Stewart. Usaremos actuadores flexibles para mejorar la interacción humano-robot.
Descripción
El tobillo es una articulación compleja con una alta incidencia de lesiones. La robótica de rehabilitación aplicada al tobillo es un campo de investigación muy activo. Presentamos la cinemática y estática de un robot de rehabilitación de tobillo reconfigurable impulsado por cables. Primero, estudiamos cómo los tendones tiran de los huesos del mediopié alrededor de los ejes talocrural y subtalar. Propusimos un mecanismo híbrido serie-paralelo análogo al tobillo. Luego, utilizando la teoría de tornillos, sintetizamos un robot impulsado por cables con el tobillo humano en la cinemática de lazo cerrado. Incorporamos un sensor de cable de tracción para medir la pose de los ejes y calcular el producto de exponentes. También reconfiguramos los cables para equilibrar las fuerzas de tensión y presión utilizando la proyección de los ejes en los planos de la base y la plataforma. Además, calculamos el espacio de trabajo para mostrar que el diseño reconfigurable se adapta a varios tamaños. Los datos utilizados son de antropometría y estadísticas. Finalmente, validamos la estática del robot con MuJoCo para varios grupos de longitud de cable correspondientes al rango de movimiento de los ejes. Sugerimos un sistema de ajuste de plataforma y un método de alineación. El diseño es ligero y el robot impulsado por cables tiene ventajas sobre los robots paralelos rígidos, como las plataformas de Stewart. Usaremos actuadores flexibles para mejorar la interacción humano-robot.