Diseño de un robot paralelo para aplicaciones de diagnosis y rehabilitación de rodilla

Abstract

[ES] El objetivo del presente trabajo es el diseño de un robot paralelo susceptible de ser empleado en tareas de diagnosis y rehabilitación de lesiones de rodilla, fundamentalmente de los ligamentos cruzados. En el diseño del robot se buscará su bajo coste y que responda a un diseño lo más compacto posible.

En primer lugar se trata de obtener un diseño básico del robot (grados de libertad, topología), para ello se analizaron los dos procedimientos más empleados en la práctica clínica para la determinación de lesiones en los ligamentos cruzados de la rodilla: el test Lachman y el Pivot Shift test. A partir de este análisis se estableció que los movimientos que debería realizar la plataforma móvil del robot eran dos traslaciones (en el plano sagital) y dos rotaciones, una respecto al eje perpendicular al plano sagital y otra respecto al eje perpendicular a la propia plataforma móvil. A partir de aquí se diseñó un robot de 4 grados de libertad y estructura 3UPS-RPU. Hay que indicar que se trata de una topología no estudiada hasta este momento.

Una vez determinada la estructura básica del nuevo robot, se procedió a su modelización mediante las coordenadas de Denavit-Hartenberg y se planteó y resolvió el problema inverso de posición. Hay que indicar que el desarrollo se realizó mediante el programa de álgebra simbólica Maple, obteniéndose expresiones explícitas para dicho problema inverso de posición, lo cual es muy importante a la hora de plantear el control del sistema robotizado. Asimismo se resolvió el problema inverso en velocidades y aceleraciones. Además se ha modelado el robot propuesto mediante SolidWorks y con ayuda del simulador cinemático que incorpora (el complemento se llama SolidWorks Motion), se han validado las expresiones explícitas obtenidas.

Finalmente se ha resuelto el problema dinámico inverso, para determinar los actuadores que necesitaría el robot.