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Un diseño compatible de un exoesqueleto pasivo para reducir la fuerza de interacción cuerpo-exoesqueleto

Autores: Zhou, Nengbing; Liu, Yali; Song, Qiuzhi; Wu, Dehao

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Un diseño compatible de un exoesqueleto pasivo para reducir la fuerza de interacción cuerpo-exoesqueleto


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Investigación
Exoesqueleto pasivo
Fuerza de interacción
Modo de acoplamiento cuerpo-exoesqueleto
Humano
Modelo dinámico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En la investigación y desarrollo de un exoesqueleto pasivo, el modo de acoplamiento cuerpo-exoesqueleto es un punto clave para reducir la fuerza de interacción y lograr la asistencia eficiente del exoesqueleto. El propósito de este artículo fue explorar un modo de movimiento cooperativo entre el ser humano y el exoesqueleto pasivo para reducir la fuerza de interacción cuerpo-exoesqueleto. En primer lugar, a través de la investigación del modo de interacción cuerpo-exoesqueleto, analizamos las restricciones cinemáticas y dinámicas del exoesqueleto y establecimos un modelo dinámico del sistema cuerpo-exoesqueleto. Sobre esta base, se analizó la característica de la fuerza de interacción cuerpo-exoesqueleto; luego, propusimos un modo que utiliza la gravedad humana y el peso de la carga para mantener la estabilidad del movimiento del exoesqueleto y lograr el objetivo de reducir la fuerza de interacción. Basado en el modo integrado humano-exoesqueleto, construimos un modelo mecánico y simulamos el cambio en la fuerza de interacción en este modo; los resultados de la simulación mostraron que la fuerza de interacción en la parte inferior de la pierna fue un 98.5% menor que la del exoesqueleto mecánico puro. Finalmente, desarrollamos un prototipo hecho de piezas de plástico y realizamos el experimento caminando con una carga de 30 kg. Los resultados experimentales mostraron que este modo redujo la fuerza de interacción cuerpo-exoesqueleto en un 65.1%, lo que verificó preliminarmente la efectividad del modo de acoplamiento cuerpo-exoesqueleto. Los resultados de la investigación proporcionaron un nuevo enfoque analítico para el diseño de un exoesqueleto pasivo, y su efecto de mejora podría extenderse desde la parte inferior de la pierna del cuerpo-exoesqueleto hasta el muslo o el tronco, y guiar el diseño de un exoesqueleto pasivo.

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