curriculum

EXOESQUELETO PARA
ARTICULACIÓN DE RODILLA
Un estado del arte orientado al
control
Juan Carlos Cruz Ardila
Ingeniero electricista
Magister en educación
Est. Maestría en Ingeniería

En la actualidad los diferentes grupos
humanos, debido a fenómenos asociados
con el estrés, los malos hábitos
alimenticios y los efectos económicos, son
propensos en un alto porcentaje a
desarrollarenfermedades neurológicas de
tipo cerebro vasculares (ACV), lesiones
medulares (LM) o daños cerebrales
traumáticos.

Las enfermedades neuromusculares causan,
dependiendo del grado de afectación, una
discapacidad motora, la cual puede acarrear
graves problemas en la marcha incluso haciendo
imposible el caminar o mantenerse en posición
de equilibrio vertical

Hoy en día, la rehabilitaciónde la marcha y las
extremidades inferiores se basan en fisioterapia
manual y ejercicios musculares específicos.
El uso de terapia mediante robots ha mejorado los
procedimientos
de
rehabilitación
actuales,
permitiendo así una rehabilitación de mayor calidad
y aumentando también la motivación del paciente,
quien se sentirá más independiente de la
disponibilidad de fisioterapeutas,mejorando
repetitividad y motivación.

Ante la situación presente,
¿qué se ha hecho?

En los últimos años se han abierto
varias líneas de investigación de
plataformas
robóticas
para
la
rehabilitación de la marcha, algunas de
ellas han tenido éxito, y se caracterizan
por ser portables, entregando la
posibilidad de aplicación real en casos
de rehabilitación funcional.

EXOESQUELETOEstructura electromecánica de
cierta rigidez que es montada
sobre el cuerpo para restaurar,
rehabilitar o potenciar la función
motora humana.

El exoesqueleto, como dispositivo de aplicación
médica, no tiene como objetivo pacientes de una
alguna patología determinada, sino pacientes que
como consecuencia de diferentes patologías
tienen una discapacidad motora con problemas
de coordinaciónmuscular que impide el control
de equilibrio o que tiene problemas en
movimientos básicos de la vida cotidiana como
flexión y extensión de una determinada
articulación de su cuerpo.

Aplicación de tipo militar,
pensando en la posibilidad que
un soldado pueda desplazarse
largos trayectos soportando
grandes cargas y condiciones
climáticas adversas.

¿Cómo es el proceso de
diseñode un exoesqueleto?

Es necesario planear un desarrollo técnico,
el cual, se debe puede dividir en tres
partes que deben estar debidamente
integradas:
•Un desarrollo mecánico
•Un diseño del sistema de control
•Un diseño relacionado con la detección
de intención (selección de sensores y
actuadores)

El desarrollo mecánico genera un proceso investigativo
orientado a un análisisbiomecánico de la atropometría
humana y de la marcha. Dado que inevitablemente el
exoesqueleto tiene que ajustarse al cuerpo humano,
éste debe tener las medidas antropométricas muy
concretas y además ajustarse durante todo el ciclo de la
marcha. El desarrollo mecánico incluye por tanto el
desarrollo estructural del exoesqueleto asociado con la
selección de los actuadores que lo van a mover.Existen dos fases principales en el ciclo de caminado:
1. La fase de postura, caracterizada porque el individuo tiene los pies
sobre el piso
2. La fase de balanceo, donde los pies no abarcan el mismo contacto con
el piso y la pierna se balancea para prepararse para el siguiente paso.
Por su parte la fase de postura se subdivide en tres fases:
• Doble soporte, cuando ambos pies están en contactocon el piso
• Postura de la extremidad simple, cuando el pie izquierdo se desplaza
obligando a que el derecho soporte el peso sobre el piso.
• Segundo doble soporte, cuando ambos pies nuevamente estan
tocando el piso.

Diagrama de cuerpo libre de fuerzas
y momentos actuando sobre el
cuerpo.

Centros de masa de cada
uno de los segmentos del
cuerpo.

Comportamiento del torque en...