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Diseño y construcción de un prototipo experimental de un exoesqueleto para miembro inferior, con tres grados de libertad para su rehabilitación muscular y nerviosa

Resumen

El proyecto desarrollado plantea la implementación de dispositivos exoesqueleticos como parte de los procesos de rehabilitación en pacientes con deficiencias y lesiones en los miembros inferiores, se lleva a cabo el diseño y la construcción de un prototipo experimental de exoesqueleto que emula el ciclo normal de la marcha y permite la realización de terapias de rehabilitación muscular y nerviosa a través de sesiones dirigidas por el fisioterapeuta quien hace uso de la interfaz desarrollada en Matlab. Para ello, se describe el proceso de desarrollo del modelo dinámico usando la convección de Denavit-Hartenberg para describir la cinemática directa del sistema, permitiendo obtener los Jacobianos del prototipo y se utiliza la dinámica inversa con la formulación de Euler-Lagrange para hallar la ecuación dinámica de movimiento del exoesqueleto, la cual permite conocer los torques necesarios por cada una de las articulaciones mediante el uso de la matriz de inercia, matriz de efectos de Coriolis y efectos centrífugos, y del vector de efectos gravitacionales; también se desarrolla la interfaz gráfica en MatLab que permite programar las trayectorias de cada una de las articulaciones del miembro inferior y con ellas se calcula el torque y la energía requeridos, esta interfaz permite graficar y tabular los resultados obtenidos y con ello permite un mayor entendimiento de los ejercicios de rehabilitación en las terapias con el paciente. De igual forma, la interfaz permite realizar una simulación visual que ayuda al programador a verificar que los datos ingresados corresponden al ejercicio que planeó para ser ejecutado por el exoesqueleto mediante otra ventana que comunica las órdenes a los servomotores del prototipo.