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

Redondo Velásquez, Antonio José

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

dc.contributor.advisor	Diaz Palencia, Fabian Horacio
dc.contributor.author	Redondo Velásquez, Antonio José
dc.contributor.evaluator	Meneses Florez, Jorge Enrique
dc.contributor.evaluator	Yennifer Yuliana Ríos Diaz
dc.date.accessioned	2024-11-12T13:10:35Z
dc.date.available	2024-11-12T13:10:35Z
dc.date.created	2024-11-11
dc.date.issued	2024-11-11
dc.description.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.
dc.description.abstractenglish	: This thesis developed a master-slave control system for an upper limb exoskeleton, focusing on forearm pronation-supination and shoulder and elbow flexion-extension movements. The methodological process began with the selection of sensors and the platform. The IMU MPU 6050 sensor, a 3-axis accelerometer and gyroscope providing 6 degrees of freedom, and the Arduino platform were chosen due to their extensive documentation. An I2C communication protocol was established to connect the sensors with Arduino, and a PCB was designed to allow the connection of multiple sensors, overcoming hardware limitations. 3D-printed mounts were built to hold the hardware on the arm, optimizing cable management by placing the Arduino and the PCB on the same arm. The setup was adjustable to fit different arm and wrist sizes. In the code development, the Wire.h, MPU6050.h, and Kalman.h libraries were used. These enabled sensor readings and the application of the Kalman filter to improve the angular signal captured by the sensors, reducing noise. The positioning of the sensors was key: one was placed at the junction between the arm and forearm, and the other on the inside of the wrist, avoiding the need to change the sensor's reference axes. Finally, the system was qualitatively validated through tests involving arm movements at different angles and circular trajectories. The ease of use and comfort of the system were also evaluated.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero Mecánico
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/44582
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.program	Ingeniería Mecánica
dc.publisher.school	Escuela de Ingeniería Mecánica
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_f1cf
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Exoesqueleto
dc.subject	Filtro Kalman
dc.subject	Protocolo I2C
dc.subject	IMU
dc.subject.keyword	Exoskeleton
dc.subject.keyword	Kalman Filter
dc.subject.keyword	I2C Protocol
dc.subject.keyword	IMU
dc.title	Control bajo el esquema maestro-esclavo de un exoesqueleto de miembro superior para movimientos de pronosupinación del antebrazo, flexo-extensión del hombro y codo.
dc.title.english	Master-Slave Control of an Upper Limb Exoskeleton for Forearm Pronation-Supination and Shoulder and Elbow Flexion-Extension Movements.
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado