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Título : Diseño y construcción de un prototipo para la restauración músculo-esquelética de un miembro inferior, con un mecanismo espacial de cadena cinemática cerrada.
Autor : Arias Perez, Angel Xavier
Director(es): Aquino Arroba, Socrates Miguel
Tribunal (Tesis): Novillo Andrade, Geovanny Guillermo
Gavilanes Carrión, Javier José
Palabras claves : DISEÑO MECÁNICO;ANÁLISIS DE ELEMENTOS FINITOS;SIMULACIÓN DE SISTEMAS MECÁNICOS;REHABILITACIÓN ROBÓTICA;ROBOT PARALELO;PLATAFORMA STEWART;ANÁLISIS CINEMÁTICO INVERSO;REHABILITADOR DE TOBILLO Y RODILLA
Fecha de publicación : 23-sep-2020
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Arias Perez, Angel Xavier. (2020). Diseño y construcción de un prototipo para la restauración músculo-esquelética de un miembro inferior, con un mecanismo espacial de cadena cinemática cerrada. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Identificador : UDCTIPEC;20T01342
Abstract : The research aimed to design and build a prototype robot for the skeletal muscle restoration of a lower limb through a study of the degrees of mobility of the ankle and knee, to select the most appropriate mechanism, the implementation of a closed kinematic chain parallel robot to generate the different restoration movements that a lower limb needs, for which the inverse kinematic problem of the 6 degrees of freedom Stewart platform was solved to position the mobile rehabilitation platform in the desired location, to which was designed and built a structure, using a previous finite element analysis, thus ensuring the correct mechanical operation of the structure during the rehabilitation, finally a control using an Arduino card was implemented to position the electric linear actuators of the parallel robot, using offset values nt of the actuators calculated based on the solution of the inverse kinematics solved by the Matlab software for each of the rehabilitation positions, until achieving the restoration movement sequence of the lower limb. According to the tests carried out, it was determined that the prototype is capable of generating restoration movements for the ankle, such as; adduction with an angle of 33˚, abduction with 24˚, inversion with 24.9˚, eversion with 15˚, dorsal flexion with 17˚, plantar flexion with 45˚, as well as knee movements being these; extension with an angle of 27˚ and flexion with 28 ˚. The prototype is capable of generating the progress necessary for a lower limb restoration since it was validated by a physiotherapy specialist; however, there are other important factors that can be taken into account in future works such as the speed of movement of the rehabilitation and range of patient pain.
Resumen : La investigación tuvo como objetivo el diseñó y construcción de un prototipo de robot para la restauración músculo esquelética de un miembro inferior mediante un estudio de los grados de movilidad de tobillo y rodilla, para seleccionar el mecanismo más adecuado se planteó como solución la implementación de un robot paralelo de cadena cinemática cerrada para generar los diferentes movimientos de restauración que un miembro inferior necesita, para lo cual se resolvió el problema cinemático inverso de la plataforma stewart de 6 grados de libertad para posicionar la plataforma móvil de rehabilitación en la posición deseada, para lo cual se diseño y construyó una estructura, empleando un análisis de elementos finitos previo, asegurando así el correcto funcionamiento mecánico de la estructura durante la rehabilitación, finalmente se implementó un control utilizando una tarjeta arduino para posicionar los actuadores lineales eléctricos del robot paralelo, utilizando los valores de desplazamiento de los actuadores calculados en base a la solución de la cinemática inversa resuelta mediante el software Matlab para cada una de las posiciones de rehabilitación, hasta lograr la secuencia de movimiento de restauración del miembro inferior. De acuerdo a las pruebas realizadas se determinó que el prototipo es capaz de generar movimientos de restauración para tobillo como; aducción con un ángulo de 33˚, abducción con 24˚, inversión con 24.9˚, eversión con 15˚, flexión dorsal con 17˚, flexión plantar con 45˚, así también como movimientos para rodilla siendo estos; extensión con un ángulo de 27˚ y flexión con 28 ˚. El prototipo es capaz de generar los movimientos necesarios para una restauración de miembro inferior ya que se validó mediante un especialista en fisioterapia, sin embargo existen otros factores importantes que pueden ser tomados en cuenta en trabajos futuros como velocidad de movimiento de la rehabilitación y rango de dolor del paciente.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/14104
Aparece en las colecciones: Maestrias: Modalidad Proyectos de Investigación y Desarrollo

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