Diseño metodología y estudio experimental de un exoesqueleto blando para miembros inferiores
Autores: He, Long; Xu, Cheng; Guan, Xiaorong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño metodología y estudio experimental de un exoesqueleto blando para miembros inferiores
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Flexibilidad
Investigación de exoesqueletos
Comodidad al usar
Entrenamiento de rehabilitación
Estrategia de control
Nodos de sensores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
La flexibilidad y el peso ligero se han convertido en las tendencias de desarrollo en el campo de la investigación de exoesqueletos. Con alta flexibilidad de movimiento, baja inercia móvil y excelente comodidad para llevar, este tipo de sistema se está convirtiendo gradualmente en un candidato exclusivo para aplicaciones como defensa militar, entrenamiento de rehabilitación y producción industrial. En este documento, se investiga y desarrolla un exotraje suave con el objetivo de ayudar a la marcha de las extremidades inferiores humanas, basado en consideraciones de estructura de tela, sistema de sensores, módulo impulsado por cable y estrategia de control, entre otros. También se realizan experimentos de evaluación para verificar su efectividad. Se realiza una optimización de tela del traje flexible para lograr un vínculo estrecho entre humano y máquina. A través de la configuración de nodos de sensor, se construye un sistema de percepción de intención de movimiento para el exotraje de extremidades inferiores. Se diseña una unidad de actuación flexible con un cable Bowden para mejorar la eficiencia de transmisión de fuerza. Además, se aplica una estrategia de control de posición basada en la división de la fase de la marcha para lograr asistencia activa durante la flexión plantar de la articulación del tobillo. Finalmente, para verificar la efectividad asistencial del exotraje propuesto para las extremidades inferiores, se realizan experimentos que incluyen una prueba metabólica fisiológica y una prueba de activación muscular. Los resultados experimentales muestran que el exotraje propuesto en este documento puede reducir efectivamente el consumo metabólico y la producción muscular del cuerpo humano. El diseño y la metodología propuestos en este documento pueden extenderse a escenarios de aplicación similares.
Descripción
La flexibilidad y el peso ligero se han convertido en las tendencias de desarrollo en el campo de la investigación de exoesqueletos. Con alta flexibilidad de movimiento, baja inercia móvil y excelente comodidad para llevar, este tipo de sistema se está convirtiendo gradualmente en un candidato exclusivo para aplicaciones como defensa militar, entrenamiento de rehabilitación y producción industrial. En este documento, se investiga y desarrolla un exotraje suave con el objetivo de ayudar a la marcha de las extremidades inferiores humanas, basado en consideraciones de estructura de tela, sistema de sensores, módulo impulsado por cable y estrategia de control, entre otros. También se realizan experimentos de evaluación para verificar su efectividad. Se realiza una optimización de tela del traje flexible para lograr un vínculo estrecho entre humano y máquina. A través de la configuración de nodos de sensor, se construye un sistema de percepción de intención de movimiento para el exotraje de extremidades inferiores. Se diseña una unidad de actuación flexible con un cable Bowden para mejorar la eficiencia de transmisión de fuerza. Además, se aplica una estrategia de control de posición basada en la división de la fase de la marcha para lograr asistencia activa durante la flexión plantar de la articulación del tobillo. Finalmente, para verificar la efectividad asistencial del exotraje propuesto para las extremidades inferiores, se realizan experimentos que incluyen una prueba metabólica fisiológica y una prueba de activación muscular. Los resultados experimentales muestran que el exotraje propuesto en este documento puede reducir efectivamente el consumo metabólico y la producción muscular del cuerpo humano. El diseño y la metodología propuestos en este documento pueden extenderse a escenarios de aplicación similares.