Ingenieria

Exoesqueleto

Funcionamiento

Un exoesqueleto actúa de manera opuesta al esqueleto humano normal ya que este controla al cuerpo desde afuera. Estos exoesqueletos usualmente se construyen para que una persona pueda caminar o aumentar su fuerza y resistencia, los exoesqueletos tienen varios componentes clave:

1. Marco: este va a ser la estructura del exoesqueleto, este esta hecho usualmente por materiales ligeros que van a soportar el peso tanto del exoesqueleto como el del usuario.

2. Baterías: Estas deben de funcionar la mayor parte del día, además de que deben de ser pequeñas y ligeras para que de este modo el exoesqueleto no sea tan pesado.

3. Sensores: Estos van a ser los que capturaran la información de cómo el usuario se tiene que mover, pueden ser manuales, eléctricos o detectar impulsos fisiológicos del cuerpo, esta información que va a ser capturada se mandara a una computadora para que sea analizado.

4. Controlador: Este es considerado como el cerebro del dispositivo, este es una computadora la cual recibirá la información de los sensores y controlara a los actuadores.

5. Actuadores: Estos son los músculos que van a ejecutar los movimientos, usualmente son motores eléctricos o hidráulicos, usando la información del controlador y energía de la batería los actuadores serán los que mueven al exoesqueleto.

Para que podamos lograr diseñar el exoesqueleto se tiene que realizar un estudio Cinemático sobre la morfología y el funcionamiento del miembro al que va a estar ligado y después utilizar

las matemáticas para aproximarse a un modelo reducido y análogo real.

Partes superiores

Para el estudio de este se divide en 3 segmentos :brazo, antebrazo y mano. Lo que nos dice E. Racoon es que después de tener estudiado al sistema en el que nos vamos a enfocar es importante tener en cuenta:

1. Comportamiento mecánico del brazo que es independiente del resto del cuerpo

2. Todos los componentes de cada segmento incluidos los huesos y las partes suaves que lo forman

3. Las deformaciones de las partes suaves no afectan significativamente las propiedades mecánicas de todo el segmento

4. Ya definido los segmentos se tiene que ver los grados de libertad de movimiento que hay en las juntas.

Partes inferiores

En este caso al realizar el estudio Cinemático de la pierna se la modela asumiéndola como una cadena de dos eslabones y dos articulaciones con un pivote que va a representar la cadera.

Elementos que se van a tomar en cuenta para la creación del exoesqueleto :

Grados de libertad: este es impórtate ya que cada miembro cuenta con aproximadamente 18 DOF(Degrees of freedom), es decir, 36 DOF(Degrees of freedom) para diseñar un exoesqueleto ya sea de extremidad superior o inferior, esto va a complicar los tipos de análisis ya que se vana tomar en cuenta cada grado de libertad. Para cada grado de libertad se va a necesitar de un actuador diferente. Esta va a requerir de un grado de complejidad matemática del diseño del exoesqueleto.

Biomecánica: es necesario saber sobre la biomecánica del cuerpo humano y como

son los cambios de gravedad del cuerpo, para que de esta forma se pueda ver el cambio de control en cada movimiento. También es importante la biomecánica ya que esta va a ayudar en la selección de los materiales para la creación del exoesqueleto. Es importante seleccionar bien los materiales ya que estos deben de ser justos, ya que el peso toma gran importancia al hablar de la estabilidad y la selección de los actuadores.

Armadura: este es una configuración que se va a ver sobre todo en la construcciones y cuenta con 3 eslabones, donde uno de estos eslabones es el soporte o tierra. Dentro del exoesqueleto se puede decidir si estos eslabones son de tipo armadura y hacer el análisis en los puntos de interés y de esta forma hacer una mejor distribución en el esfuerzo en cada articulación. En un buen diseño la armadura es quien va a cargar con la mayor parte del esfuerzo

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