Diseño e implementación de un exoesqueleto de extremidad superior para controlar un brazo robot

Abstract

En el presente proyecto, se tuvo como objetivo el diseño, modelado e implementación de un sistema mediante el cual se pudo controlar un brazo robótico mediante comandos de movimiento captados por un exoesqueleto adaptado a una extremidad superior, se necesitó realizar un análisis de grados de libertad, ángulos de movimiento de las articulaciones y limitaciones que tuvieron tanto el brazo robótico como el exoesqueleto. Mediante la metodología de diseño mecatrónico se determinaron requerimientos que se verificaron una vez implementado el sistema, el diseño mecánico, eléctrico y de control se desarrollaron de forma conjunta de manera que un sistema no afecte la integridad de otro. El diseño mecánico se realizó y simuló en un programa CAD para comprobar el funcionamiento y la libertad de movimiento del sistema, se diseñó un sistema de alimentación capaz de alimentar el circuito de control que convirtió las señales recibidas por el exoesqueleto en órdenes de posición en los servomotores para llegar a un punto específico. Tras la integración de los sistemas diseñados y verificados se realizaron pruebas de funcionamiento y validación de requerimientos. El brazo robótico es capaz de replicar los movimientos realizados con el exoesqueleto, La reacción del brazo robótico ante movimientos a baja velocidad casi no presentó retraso, mientras que para altas velocidades este presentó un retraso que según las pruebas de funcionamiento es de hasta 0.42 segundos. El brazo robótico es capaz de levantar 250g sin comprometer su velocidad de reacción, la relación de movimientos entre brazo y exoesqueleto tiene un margen de hasta 5 grados de error.