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I. TITULO:
“Diseño y análisis biomecatronico de un exoesqueleto para rehabilitación de
personas con daños motores en las extremidades inferiores en Puno”
II. INTRODUCCIÓN
La tecnología de hoy en día se ha visto inmersa en casi todos los
campos de trabajo, como el militar, la salud, el ocio, entre otros, siendo la
medicina uno de los más beneficiados, debido a que estas tendencias
impulsan el desarrollo de herramientas especializadas que facilitan el trabajo
del médico y la recuperación de los pacientes.
En la actualidad los seres humanos debido a los diferentes fenómenos
asociados con el estrés, malos hábitos de alimentación y daños cerebrales
traumáticos causan una discapacidad motora.
Por lo tanto se propone diseñar y analizar una de las herramientas que
buscan mejorar la calidad de vida de las personas como son los
exoesqueletos. Un exoesqueleto es, básicamente, una estructura para ser
usada sobre el cuerpo humano a manera de prenda de vestir, que sirve como
apoyo y se usa para asistir los movimientos y/o aumentar las capacidades del
cuerpo humano para la rehabilitación de la marcha.
III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
¿Cuánto mejoraría la calidad de vida de los seres humanos con problemas
motrices en las extremidades inferiores debido a los diferentes fenómenos
asociados con el estrés, malos hábitos de alimentación y daños cerebrales
traumáticos al utilizar exoesqueletos biomecatronicos.?
IV. HIPOTESIS
La utilización de un exoesqueleto biomecatronico mejora la calidad
de vida de personas con daños motores en las extremidades inferiores de los
habitantes de la ciudad de Puno
V. OBJETIVOS
V.1. OBJETI VO GENERAL
Analizar y diseñar un exoesqueleto enfocado en extremidades
inferiores con propósito de rehabilitación y dar calidad de vida a los
habitantes de Puno con problemas motrices.
V.2. OBJETIVOS ESPECÍFICO
Diseñar un sistema biomecatronico de un Exoesqueleto.
Hacer una elección de diseño general.
Hacer una propuesta de diseño del exoesqueleto de extremidades
inferiores
Hacer un análisis cinemático y dinámico.
Analizar el funcionamiento de un sistema motriz biomecatronico
Analizar el tipo de sensores y actuadores a utilizar para dicho diseño.
Modelar las piezas en CAD.
Hacer un control por medio de un software para el funcionamiento del
exoesqueleto.
VI. MARCO CONCEPTUAL
VI.1. CONCEPTOS
VI.1.1. EXOESQUELETO
Un exoesqueleto es un armazón ergonómico que permite al usuario
realizar actividades cotidianas donde usa parte de su energía metabólica
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para generar movimientos, que por medio de un acoplamiento a sus
extremidades la fuerza se potencializa; entonces el usuario solo tiende a
utilizar un mínimo o nada de energía metabólica para moverse; es decir el
exoesqueleto tiende a responder con fuerza proporcional a la que se le
pide. Por lo tanto también se puede decir que un exoesqueleto es un
dispositivo que aumenya el desempeño humano, controlado por
dispositivos y maquinas que pueden incrementar velocidad, fuerza y
resistencia del operador.
Un exoesqueleto robótico autónomo tiene retroalimentación por
medio de sensores que miden la cinemática, dinámica del sistema, estas
señales a su vez son controladas por medio de una red de área local
haciendo diferentes tipos de análisis computacionales para pasar a la etapa
de control de actuadores, dando como resultado primordial el movimiento
armónico de todos los grados de libertad con que cuenta el exoesqueleto
para producir estabilidad, control y sostenimiento del usuario, en pocas
palabras para poder caminar
VII. DISEÑO DEL EXOESQUELETO ROBOTICO
Es necesario planear un desarrollo técnico, el cual, lo vamos a dividir en
tres parte que deben estar debidamente integradas:
Diseño mecánico.
Diseño del sistema de control.
Diseño electrónico(selección de sensores y actuadores)
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VIII. METODOLOGIA
Para el desarrollo de la investigación se propone principalmente un enfoque
casi experimental debido que no contamos con todos los materiales, herramientas
e instrumentos para poder desarrollar una investigación experimental.
Para desarrollar nuestro exoesqueleto en un principio haremos el diseño y análisis
en un software de diseño CAD ya sea el Solid Works o el solid edge con una
programación en entorno c básicamente con el software C# el cual será el control
de nuestro exoesqueleto.
IX. COSTOS DEL PROYECTO
En los siguientes cuadros se muestra todas partes constitutivas del
exoesqueleto, desde las piezas para su construcción, el material eléctrico y
electrónico que permitirá el control, sin contar con el costo de la ingeniería en
función de las horas efectivas de trabajo que se invertirán en el desarrollo de este
proyecto.
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X. IMPACTOS
X.1. IMPACTOS CIENTIFICOS Y TECNOLOGICOS
Formación y cualificación en tares investigativas con la bioingeniería.
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Un modelo matemático de control óptimo para exoesqueletos que
puede ser aplicado en diferentes articulaciones de los seres humanos.
Se evidencia el aporte de la ingeniería al desarrollo humano de los
individuos.
X.2. IMPACTO SOBRE EL MEDIO AMBIENTE Y LA SOCIEDAD
Aporte en la calidad de vida de las personas que requieran
rehabilitación motora.
El control óptimo permite un uso moderado de la energía, lo cual es vital
para la conservación del ambiente y la puesta en marcha de los
mecanismos que transmiten la potencia al exoesqueleto.
XI. CRONOGRAMA
SEMANA
ACTIVIDADES
MAYO JUNIO JULIO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Arqueo de fuentes
Cronograma de actividades
Planteamiento de problema
Objetivos de la investigación
Justificación
Delimitación
Antecedentes
Bases teóricas
Bases legales
Tipo de investigación
Diseño de investigación
Referencias bibliográficas
Introducción
Entrega y presentación del
proyecto
XII. SUGERENCIAS Y CONCLUSIONES
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XIII. BIBLIOGRAFIA
Aguado Jódar. Eficacia y Técnica Deportiva: Análisis del Movimiento Humano. Barcelona,
España: INDE Publicaciones. 305 pp.
(1993).
•Burden Richard – Faires J. Douglas – Analisis numerico –Ed. Thomson Learning –
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•Cangiani Arnaldo, Ing. – Mecánica del Sólido – Apuntes – UTN – FRLP.
•Craig John J. – Robótica, 3ª Edición – Ed. Pearson– México 2006.
•Hibbeler R.C. – Ingeniería Mecánica – Dinámica, 7ªEdición – Editorial Prentice - Hall
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•Kapandji A. I. “Cuadernos de Fisiología Articular:Miembro inferior” 4ª Edición, Ed.
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•Meriam J.L – Kraige L.G. – Dinámica, 3ª Edición – Ed. Reverte – Barcelona 1998.
•Ogata Katsuhiko – Ingeniería de Control Moderna, 3ª Edición – Editorial Prentice – Hall
Hispanoamericana. México 1998.
•Sears F. W. Fundamentos de Física, Mecánica, Calory Sonido, 8º edición. Ed. Aguilar,
Madrid.1991.
•Williams y Lissner “Biomecanica del cuerpo Humano”Le Veau Barney, Ed. Trillas, Mexico
D.F. 1991
XIV. ANEXOS
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