Exoesqueleto

Cálculo del Exoesqueleto
* Diseñar y dibujar los esquemas eléctrico, mecánico y neumático
* Determinar los cilindros a utilizar mediante los conocimientos adquiridos en base a su investigación
* Determinar la potencia del compresor a utilizar
* Seleccione una familia de cilindros adecuada
Datos
* Cantidad de Cilindros a Utilizar = 4
* Presion Estándar para cilindrosneumáticos = 90 psi
* Peso del cuerpo de una persona de Altura de 1,75 m = 150 lb
* Peso de la Estructura del marco del exoesqueleto con los cilndros incluidos = 50 lb
* Peso total = 150+50=200 lb
* Quien lo Puede Usar: Es usado por personas con músculos débiles y personas con discapacidades causadas por un derrame cerebral y/o daño en la médula espinal.
* Movimientos:Solamente caminar sobre una Banda Trasportadora
* Muletas: No son necesarias por la persona efectúa su rehabilitación mediante una banda transportadora
Exoesqueleto

Los exoesqueletos forman parte de un grupo denominado Werable Robots o Robots para Vestir los cuales como su nombre lo indica visten al cuerpo humano y ayudan a cumplir diferentes funciones como las siguientes:

Robots Ortopticos,cuya función es reemplazar las funciones de un miembro perdido.

RobotsProtesteticos, cuya función es rehabilitar un miembro atrofiado sea por accidente o por una deficiencia patológica

RobotsExtensores cuya función es la de aumentar las habilidades del miembro al que está unido

.

El diseño de los exoesqueletos esta inspirado en el estudio de sistemas biológicos, teniendocomo objetivo la interacción robot humano donde se busca crear un modelo que prediga el comportamiento del sistema, con el avance de la tecnología estos sistemas se vuelven más compactos, confiables y energéticamente viables.

Desarrollo
W = F
F Total = 205 lb
Sabemos que : FA
Entonces A=FP A=π(dint)24 dint =4FπP
dint =4(205lb)π(90lb/in2 = dint= 1.70 in = 43 mm
Según los tamaños y longitudesnormalizadas de acuerdo a las características de los cilindros neumático de la norma ISO 6431 de los cilindros de acero inoxidable se escoge el mas aproximado al del 43mm que es el de 50mm y elegimos con 2 longitudes de carreras distintas 1 de 140 mm para la pierna y rodilla y otra de 200 mm para la cadera

Datos Normalizados
Dint = 50 mm = 5cm = 1.96 in
D vástago = 18 mm = 1.8 = 0.70 in
Pasospara calcular el consumo de aire por los 2 cilindros de la rodilla y pierna
Se considera primero la longitud de carrera de la rodilla y pierna = 14 cm
Calculo del volumen de avance
∀=π(dint)24 x lc
∀=π(5 cm)24 x 14 cm
∀= 274 cm3
Calculo del Volumen de Retroceso
∀=π[(dint)2- dvastago)2]4 x lc
∀=π[(5cm)2- 1.8cm)24 x 14 cm
∀=239 cm3
Calculo de la Fuerza Real de Avance
FRA=0,9 P π(dint)24FRA=0,9 (90lb/in2) π(1.96in)24
FRA=244 lb
Calculo de la Fuerza Real de Retroceso
FRA=0,9 P π[(dint)2- dvastago)2]4
FRR=0,9 (90lb/in2) π[(1,96 in)2- 0.70in)24
FRR=204.70 lb
Calculo del Caudal de Avance
Q Avance = ∀ avancet
Cada Cilindro realiza 10 ciclos por minuto
Entonces:
Q Avance = 274 cm3(10)60 s
Q Avance = 45 cm3/ seg = 0.045 l/seg
Calculo del Caudal de Retroceso
Q Retroceso =∀ retrocesot
Cada Cilindro realiza 10 ciclos por minuto
Entonces:
Q Avance = 239 cm3(10)60 s
Q Avance = 39 cm3/ seg = 0.039 l/seg
Consumo de cada cilindro por cada Ciclo.
Existen 2 cilindros por lo tanto:
Q avance + Q Retroceso = 0.084 l/seg x 2 = 0.168 l/seg = 168 cm3/seg

Pasos para calcular el consumo de aire por los 2 cilindros de la Cadera
Se considera la longitud de carrera de lacadera = 20 cm
Calculo del volumen de avance
∀=π(dint)24 x lc
∀=π(5 cm)24 x 20 cm
∀= 392 cm3
Calculo del Volumen de Retroceso
∀=π[(dint)2- dvastago)2]4 x lc
∀=π[(5cm)2- 1.8cm)24 x 20 cm
∀=341 cm3
Calculo de la Fuerza Real de Avance
FRA=0,9 P π(dint)24
FRA=0,9 (90lb/in2) π(1.96in)24
FRA=244 lb
Calculo de la Fuerza Real de Retroceso
FRA=0,9 P π[(dint)2- dvastago)2]4
FRR=0,9...