Diseño, análisis y simulación en software de exoesqueleto para levantamiento de 50 kg

Abstract

El diseño del exoesqueleto HEXO está basado en los movimientos requeridos por una persona para caminar y para realizar el levantamiento de objetos pesados. Contempla los Grados de Libertad (GDL) que intervienen en estas tareas, por lo que se limita a un GDL en cada articulación. Para generar la fuerza requerida en el levantamiento y traslado del usuario, se incluyen motores servo lineales en este diseño, debido a la prestación de la fuerza nominal requerida en cada acción, y ubicados de tal forma que no interfieran en los movimientos a realizar. Los motores servo rotacionales existentes en el mercado fueron analizados e incluidos en un primer diseño, pero demostraron ser no convenientes debido al bajo torque que generan y su sobredimensionado tamaño que aumentarían el peso de HEXO y afectaría al desenvolvimiento esperado. En el diseño del sistema mecánico se presenta el análisis de carga de las piezas principales, aquellas que soportarán todo el peso, tanto de su propia estructura como el de la carga a levantar. Dicho análisis se lo realiza en la posición más crítica que presentará. Se muestra también el centro de masa para un análisis de estabilidad en las posiciones más críticas que se presentan en la traslación del HEXO. El análisis se realiza en cada una de los elementos de la estructura principal, mostrando el esfuerzo, deformación y desplazamientos generados por las fuerzas actuantes sobre cada cuerpo. Dichas fuerzas son calculadas contemplando el ángulo de posicionamiento de la posición crítica. Para el control del HEXO Se presenta el diagrama de flujo a seguir para la activación de los motores servo lineales en cada una de las extremidades, tanto al caminar como en el levantamiento de pesos, incluyendo los condicionantes y posiciones finales a completar