Diseño y Caracterización Experimental de Prototipos de Exoesqueleto de Articulación de Rodilla Humana Desarrollados
Autores: Olinski, Micha
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño y Caracterización Experimental de Prototipos de Exoesqueleto de Articulación de Rodilla Humana Desarrollados
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Pruebas experimentales
Prototipos
Mecanismo de la articulación de la rodilla
Diagramas cinemáticos
Dibujos CAD en 3D
Flexión/extensión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Este documento se centra en la prueba experimental y caracterización de dos prototipos diseñados y construidos de un mecanismo de articulación de rodilla humana. El objetivo de los sistemas mecánicos, presentados como diagramas cinemáticos y dibujos CAD en 3D, es reproducir el movimiento complejo de la articulación de la rodilla, en particular la flexión/extensión en el plano sagital, dentro de un rango y restricciones dados, teniendo en cuenta la trayectoria del centro instantáneo de rotación de la articulación. El primer prototipo puede simular diferentes movimientos modificando sus dimensiones en tiempo real utilizando un mecanismo de cuatro barras cruzadas ajustable linealmente. El segundo prototipo tiene componentes cooperativos intercambiables, con perfiles de leva que se pueden adaptar a requisitos específicos. Ambos dispositivos están construidos a partir de piezas impresas en 3D y sus características se determinan experimentalmente. Aunque se han realizado muchos tipos de pruebas, esta investigación tiene como objetivo principal realizar experimentos con voluntarios. Para ello, los sensores IMU miden los movimientos de los mecanismos, pero la principal fuente de datos es el análisis de video de los marcadores de color. A efectos de posprocesamiento, los resultados en forma de valores numéricos y figuras fueron calculados por Matlab 2019b. Para ilustrar las capacidades de los prototipos, los resultados se muestran como trayectorias de movimiento de puntos seleccionados de la tibia/fémur y el ángulo de flexión/extensión de la articulación de la rodilla calculado.
Descripción
Este documento se centra en la prueba experimental y caracterización de dos prototipos diseñados y construidos de un mecanismo de articulación de rodilla humana. El objetivo de los sistemas mecánicos, presentados como diagramas cinemáticos y dibujos CAD en 3D, es reproducir el movimiento complejo de la articulación de la rodilla, en particular la flexión/extensión en el plano sagital, dentro de un rango y restricciones dados, teniendo en cuenta la trayectoria del centro instantáneo de rotación de la articulación. El primer prototipo puede simular diferentes movimientos modificando sus dimensiones en tiempo real utilizando un mecanismo de cuatro barras cruzadas ajustable linealmente. El segundo prototipo tiene componentes cooperativos intercambiables, con perfiles de leva que se pueden adaptar a requisitos específicos. Ambos dispositivos están construidos a partir de piezas impresas en 3D y sus características se determinan experimentalmente. Aunque se han realizado muchos tipos de pruebas, esta investigación tiene como objetivo principal realizar experimentos con voluntarios. Para ello, los sensores IMU miden los movimientos de los mecanismos, pero la principal fuente de datos es el análisis de video de los marcadores de color. A efectos de posprocesamiento, los resultados en forma de valores numéricos y figuras fueron calculados por Matlab 2019b. Para ilustrar las capacidades de los prototipos, los resultados se muestran como trayectorias de movimiento de puntos seleccionados de la tibia/fémur y el ángulo de flexión/extensión de la articulación de la rodilla calculado.