Control bajo el esquema maestro-esclavo de un exoesqueleto de miembro superior para movimientos de pronosupinación del antebrazo, flexo-extensión del hombro y codo.

Abstract

En esta tesis, se desarrolló un sistema de control maestro-esclavo para un exoesqueleto de miembro superior, enfocado en los movimientos de pronosupinación del antebrazo y flexo-extensión del hombro y el codo. El proceso metodológico comenzó con la selección de los sensores y la plataforma. Se eligió el sensor IMU MPU 6050, un acelerómetro y giroscopio de 3 ejes, que proporciona 6 grados de libertad, y la plataforma Arduino, debido a su amplia documentación. Se estableció un protocolo de comunicación I2C para conectar los sensores con Arduino, diseñando una PCB para permitir la conexión de múltiples sensores, superando la limitación de hardware. Se construyeron sujeciones impresas en 3D para sostener el hardware en el brazo, optimizando el volumen de cables al ubicar el Arduino y la PCB en el mismo brazo. El montaje fue ajustable para adaptarse a diferentes tamaños de brazos y muñecas. En el desarrollo del código, se utilizaron las librerías Wire.h, MPU6050.h, y Kalman.h. Estas permitieron la lectura de los sensores y la aplicación del filtro Kalman para mejorar la señal angular capturada por los sensores, reduciendo el ruido. La posición de los sensores fue clave: se ubicó uno en la unión del brazo con el antebrazo y el otro en la parte interior de la muñeca, evitando la necesidad de cambiar los ejes de referencia del sensor. Finalmente, se validó el sistema cualitativamente mediante pruebas de movimientos del brazo en diferentes ángulos y trayectorias circulares. Se evaluó también la facilidad de uso y la comodidad del sistema.