Exoesqueleto vestible para mano (humana) enfocado a facilitar tareas de sujeción
Exoesqueleto dressable for (human)hand focused on facilitating pressing tasks
Citación
Fecha
2017-10-26Autor
Mora Ortiz, Laudy Patricia
Título obtenido
Ingeniero en Mecatrónica
Palabras claves
; manos - robotica; tendones
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Resumen
Esta tesis realiza el dise~no de un exoesqueleto vestible para una mano humana de hombre adulto, el
cual cumple con la tarea de facilitar el movimiento de
flexión y extensión de los dedos indice y medio para
completar acciones de sujeción, este dispositivo vestible requiere los planteamientos cinemáticos y dinámicos
de la mano para entender la estructura biomecanico de la mano y sus grados de libertad. El modelo cinemático
direccionó al proyecto como un mecanismo sub actuado, el cual todos sus movimientos dependen de un solo
actuador, la
flexión y la extensión se transmiten mediante el movimiento de un tend on para cada acción,
es en este modelo cinemático donde se hallan las trayectorias deseables para la
flexión de los dedos y se
puede encontrar una relación de ángulos que involucran las articulaciones media y distal con la articulación
proximal que es la directa implicada en el accionamiento de los tendones. De igual forma se obtuvo el modelo
dinámico de la mano para realizar las simulaciones de trayectorias y movimientos de la mano.
La tesis de igual forma contiene estos modelados en donde se plantean las dimensiones antropometricas
de los dedos y los movimientos correctos para la acción de agarre a un objeto de diferente tamaño, aqui se
plantea como es el movimiento adecuado de cierre al rededor de un objeto.
Se continua con un el dise~no detallado de cada sub sistema del proyecto y se abarcan tanto los sistemas de
control como los elementos mecánicos y eléctricos que lo componen, dentro de la parte mecánica se encuentra
el análisis de adaptación de los tendones en las manos uno para la tarea de
flexión y otro para extensión, el
material seleccionado para estos tendones es Nitinol, que es una aleación de niquel y titanio el cual puede ser
de un calibre pequeño y a su vez ser resistente para soportar la tensión ejercida por el motor y el exoesqueleto,
se adaptó el nitinol a un guante para actuar unicamente los dedos indice y medio de tal forma que al ejercer
la flexión o extensión y ambos dedos tomen la misma trayectoria.
Para actuar los tendones es necesario un mecanismo para enrollarlos y enrutarlos, se dise~no de forma
complementaria para
flexión y extensión, es decir que analogamente ejerce tensión en un tendón y se suelta
el otro. El actuador principal de este sistema es un motor que se escoge con los datos de torque hallados en
el modelo dinámico del motor soportado sobre la con guración del modelo cinemático de la mano humana.
Las ordenes de usuario llegan a través de una comunicación serial con un bluetooth desde Matlab para
asignar la referencia de posición del motor.
This thesis makes the design of a wearable exoskeleton for a human hand of adult man, the
which fulfills the task of facilitating the movement of
flexion and extension of the index and middle fingers to
complete clamping actions, this wearable device requires kinematic and dynamic approaches
hand in hand to understand the biomechanical structure of the hand and its degrees of freedom. The cinematic model
directed the project as a sub-acted mechanism, which all its movements depend on a single
actuator, the
Flexion and extension are transmitted by moving a tendon for each action,
it is in this kinematic model where the desirable trajectories for the
flexion of the fingers and it
You can find a list of angles that involve the middle and distal joints with the joint
proximal which is the direct one involved in the operation of the tendons. In the same way, the model was obtained
dynamic of the hand to perform the simulations of trajectories and movements of the hand.
The thesis also contains these models where the anthropometric dimensions are considered
of the fingers and the correct movements for the action of gripping an object of different size, here
raises how is the appropriate closing movement around an object.
The detailed design of each sub-system of the project is continued and covers the systems of
control as the mechanical and electrical elements that compose it, within the mechanical part is
the adaptation analysis of the tendons in the hands one for the task of
flexion and another for extension, the
material selected for these tendons is Nitinol, which is an alloy of nickel and titanium which can be
of a small caliber and at the same time be resistant to withstand the tension exerted by the motor and the exoskeleton,
The nitinol was adapted to a glove to act only the index and middle fingers in such a way that when exercising
the flexion or extension and both fingers take the same path.
In order to act on the tendons, a mechanism is necessary to roll them up and route them, it is designed in a
complementary to
flexion and extension, that is to say that analogously it exerts tension in a tendon and it releases
the other. The main actuator of this system is a motor that is chosen with the torque data found in
the dynamic model of the engine supported on the configuration of the kinematic model of the human hand.
The user orders arrive through a serial communication with a bluetooth from Matlab to
assign the motor position reference.
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- Ingeniería Mecatrónica [216]