Ensayo

PROTESIS ROBOTICA DE PIERNA
Universidad Politécnica Salesiana

Facultad de Ingenierías
Carrera de Ingeniería Electrónica

Autores: Wilson Crespo vinicio-tacuri@hotmail.com
Jorge Aucancela jorge_az5@hotmail.com
Marco Velecela marcov88@hotmail.com

Abstract— La pierna robótica posee dos grados de libertad. Losmovimientos que se efectúan son los movimientos de la rodilla y el tobillo. Los actuadores que realizaran estos movimientos serán servomotores, los mismos que de acuerdo al análisis serán controlados mediante un controlador PI. En este documento se describe el diseño del controlador PI tomando en cuenta las consideraciones que deben cumplir para que la prótesis de pierna robótica realice losmovimientos de la manera más natural y precisa posible.

I. INTRODUCCION
E

L proyecto consiste en desarrollar una prótesis robótica de pierna, teniendo una visión tecnológica, con el que se pretende ayudar a las personas que han perdido sus piernas a recuperarlas por medio de la tecnología, en nuestro caso mediante una pierna robótica.

La parte más importante dentro del desarrollo delproyecto es el control de los servomotores para lo cual se pretende obtener la señal de retroalimentación del potenciómetro que tiene incorporado internamente el servomotor (o un potenciómetro externo) y la señal de referencia (señal de entrada) se obtendrá de unos sensores que estarán colocados en las articulaciones de rodilla y tobillo. Para este caso se propone utilizar potenciómetroslineales los mismos que dependiendo del movimiento de las articulaciones variarán su resistencia.

II. DESARROLLO

La prótesis de pierna robótica está estructurada con un muslo fijo el cual está unido a la pierna por medio de la rodilla, en el cual está alojado un servomotor dirigido por un controlador de posición y velocidad que imita los movimientos que una pierna humana puedarealizar a un ángulo aproximado de 130 grados. Tenemos que a la pierna está unido el pie por medio del tobillo en el cual está alojado un segundo servomotor a si mismo dirigido por un controlador de velocidad y posición, imitando los movimientos de un pie humano a un ángulo aproximado de 55 grados.

La presente estructura de la prótesis, es un diseño versátil para el movimiento de las partesconstitutivas del pie y la pierna, para el cual se elegirá un controlador apropiado para la planta dentro de nuestro sistema, y que según los cálculos y simulaciones nos den un régimen de control más estable, para los propósitos que tiene este sistema lo cual esta argumentado a lo largo de este ensayo.

RODILLA
CONTROL DE VELOCIDAD
Y POSICION
TOBILLO
CONTROL DE VELOCIDAD
Y POSICIONFigura 1: Modelo de la prótesis robótica.

Dentro del desarrollo del proyecto los sensores de movimiento para la rodilla y tobillo cumplen un papel muy importante ya que de ellos obtenemos las señales para simular los movimientos de la prótesis robótica.


SENSOR

La elección del sensor es muy importante dentro del desarrollo de la prótesis ya que de la precisión,robustez y sensibilidad del sensor nos permitirá controlar de manera mas precisa la pierna robot.



Las primeras pruebas se realizaron con sensores flex que son sensores que cambian el valor de su resistencia dependiendo del nivel de deflexión que experimenta el mismo. Esta variación es convertida en resistencia eléctrica que varia aproximadamente de 10 KΩ a 40 KΩ.

Figura 2: Sensor deDeflexión.

Cuando el sensor está recto completamente tiene una resistencia nominal de 10 KΩ. Mientras que si el Flex Sensor es doblado la resistencia aumenta casi proporcionalmente. En 90 grados la resistencia de los sensores aumenta a aproximadamente 35 KΩ.

Figura 3: Variación de la resistencia en función del ángulo.

Dentro de las pruebas se presentaron inconvenientes con el...