Aquest projecte final de carrera descriu el procés de disseny mecànic d’un nou sistema d’actuació utilitzat en l’articulació del genoll d’una ortesi activa destinada a assistir el moviment de marxa durant el procés de rehabilitació de persones amb lesió medul·lar incompleta.
El disseny pretén millorar l’acceptació per part de l’usuari d’aquest tipus de dispositius amb l’objectiu de motivar un procés de rehabilitació més autònom i efectiu. Per aconseguir-ho es tenen en compte diversos criteris; tant des del punt de vista mecànic, pel que fa als requeriments dinàmics del moviment de marxa, com des del punt de vista pràctic, pel que fa al confort durant la utilització.
Els requeriments de marxa s’obtenen a partir de captures del moviment al laboratori de biomecànica. Un sistema òptic amb marcadors proporciona les coordenades dels punts d’interès i un sistema de plaques de força proporciona el torsor d’enllaç peu-terra. Amb l’anàlisi dinàmic invers d’aquest moviment s’obtenen els resultats de la dinàmica articular, concretament els del genoll s’utilitzaran en el posterior disseny.
L’anàlisi de l’estat de l’art en robòtica de rehabilitació a la literatura porta a considerar diverses solucions constructives d’actuació. Aquestes s’avaluen en funció del seu compliment amb requeriments i criteris preestablerts, donant lloc a la selecció d’un mecanisme amb un cargol de boles per transmetre el moviment generat per un motor elèctric al genoll. Seguidament, s’analitza el comportament dinàmic del mecanisme amb l’ajut d’un model mecànic del que en resulten els esforços al motor. Aquest model es fa servir en el posterior anàlisi d’optimització, amb l’objectiu de dimensionar el mecanisme de manera que es minimitzin certs requeriments a l’actuació. Amb els requeriments i dimensionat finals es comprova la correcta selecció del motor elèctric, analitzant la viabilitat de treballar en tots els punts de funcionament durant un cicle de marxa. Per acabar, es presenta una solució constructiva de detall del conjunt d’actuació, caracteritzada per certs avantatges respecte dissenys anteriors; com per exemple una major compacitat i un rendiment més elevat el que juntament amb d’altres factors poden resultar en la millora del funcionament i acceptació globals de l’ortesi.
Finalment, es presenta una avaluació d’impactes, així com un resum econòmic. Es conclou remarcant els avantatges del nou disseny i l’interès en la construcció i assaig experimental del nou prototip com a treball futur. |