Diseño y Análisis de un robot de cadena cerrada para rehabilitación de lesiones de rodilla

Abstract

[ES] En general la sociedad va evolucionando y cada vez es más frecuente encontrar situaciones cotidianas en las que se realizan las tareas comunes con la ayuda de una máquina o bien de un robot. El mundo de la fisioterapia no es menos, y en ese ámbito se plantea el presente documento. La rehabilitación de una operación o lesión de la rodilla, más concretamente del Ligamento Cruzado Anterior, es una situación más frecuente con el paso del tiempo, es por eso que resulta necesario una ayuda para llevar a cabo esta tarea. Este documento tiene como objetivo introducir un nuevo diseño de un robot creado exclusivamente con el fin de facilitar este tipo de recuperación tanto a pacientes como a fisioterapeutas. Para ello se diseña un mecanismo de 4 grados de libertad de cadena cerrada y se pretende analizar la viabilidad constructiva del mismo. Se plantearán las ecuaciones de cierre así como los jacobianos del sistema de velocidades, por otro lado se optimizarán las dimensiones de las barras con el fin de cumplir los requisitos en el número máximo de puntos del espacio de trabajo definido y por último se harán unas primeras aproximaciones al cálculo dinámico del modelo. Para concluir con el proyecto se expondrán todos los resultados obtenidos discutiendo así la viabilidad constructiva del diseño para su posterior construcción si se diese a lugar.

[EN] Society is evolving and now it’s very common to find daily situations where the tasks are made with machines or robots. Physiotherapist world it’s not apart, for this situation this document was created. Knee rehabilitation after a surgery or even an injury, more specifically of Cruciate Ligament Anterior (CLA), is more common over time, for that it’s necessary to find some help to take over this task. The aim of the present document is to introduce a new robot design created with the only goal of make as easiest as possible this kind of rehabilitation to both involved person, physiotherapist and patient. A 4 degrees of freedom closed loop is designed and his constructive viability will be examined. On one hand, closing equations will be calculated as well as jacobians of velocity system. On the other hand, length links will be optimized in order to accomplish the requirements on the maximum quantity of points of the defined work space. The last calculation work will be a first estimation to the dynamic solution of the model. Finally there will be exposed all the result obtained during the project discussing the constructive viability of the model for his construction after all if it’s possible.

[CA] En general la societat evoluciona y cada vegada és més freqüent trobar situacions quotidianes a les qual es realitzen tasques comuns amb ajuda d’una màquina o d’un robot. El món de la fisioteràpia no es menys, i en aquest àmbit es on s’ubica el present document. La rehabilitació d’una operació de genoll, més concretament del Lligament Creuat Anterior, es una situació més freqüent amb el pas del temps, es per això que resulta necessari una ajuda per a dur a terme aquesta feina. Aquest document te com a principal objectiu introduir un nou disseny de robo creat exclusivament amb l’objectiu de facilitar aquest tipus de recuperació tant als pacients com als fisioterapeutes. Per açò es dissenya un mecanisme de 4 graus de llibertat de cadena tancada y es pretén analitzar la viabilitat constructiva del mateix. Es plantejaran les equacions de tancament aixina com els jacobians del sistema de velocitats mentre que per altra banda s’optimitzarà les dimensions de les barres amb la finalitat de complir el requisits en el major nombre possible de punts de l’espai de treball definit. Per últim, es faran unes primeres aproximacions al càlcul dinàmic del model. Per a concloure amb el projecte s’exposaran tots els resultats obtinguts discutint la viabilitat constructiva del nostre disseny per a la seua construcció posterior si es donés a lloc.