Diseño, modelado y control de trayectorias de un exoesqueleto para rehabilitación con retroalimentación de EMG
Resumen
En el presente proyecto de titulación se presenta el diseño de dos exoesqueletos (uno para miembro superior y otro para miembro inferior), que fueron diseñados para ejecutar ejercicios de rehabilitación que pueden realizar pacientes que han sufrido de alguna cirugía o enfermedad que limita su movilidad. Además, se modelaron los miembros superior e inferior como la unión de tres segmentos rígidos con diferentes grados de libertad (GdL) en cada una de las articulaciones, emulando los movimientos que puede realizar el ser humano. Se planteó la idea de representar a los ejercicios de rehabilitación como una serie de posiciones cartesianas que en conjunto describen trayectorias. De esta forma cada ejercicio de rehabilitación es una trayectoria diferente que implica mover de forma sincronizada las distintas articulaciones permitiendo así alcanzar una posición deseada. Se desarrolló un modelo de control que utiliza formulaciones de cálculo recursivo de cinemática,con el objetivo de poder ingresar al modelo las posiciones cartesianas deseadas, y este a su vez devuelve los desplazamientos angulares necesarios para alcanzar dicha posición. El algoritmo de control numérico de trayectorias es considerablemente preciso, debido a que la diferencia entre la posición deseada y la posición real está en el orden de los femtómetros a nivel de simulación. Se utilizó odometría visual para sensar diversas trayectorias de rehabilitación, y posteriormente se ajustaron las curvas a funciones periódicas que modelan posiciones de los ejercicios repetitivos de rehabilitación, mediante la serie de Fourier. Se llevaron a cabo simulaciones para visualizar los movimientos de trayectoria las variables articulares. Finalmente,se sensaron lecturas de EMG durante la realización de los ejercicios de rehabilitación,con el objetivo de desarrollar un método que permita retroalimentar la posición del miembro superior y/o inferior, através de soluciones numéricas de raíces de funciones no lineales de posición en términos de valores electromiográficos de los músculos en movimiento.
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