1. Repositorio Institucional del Tecnológico Nacional de México (RI - TecNM)
2. Tesis de Posgrado
3. Morelos
4. Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
5. Tesis CENIDET
6. Tesis Doctorado
7. Tesis de Doctorado en Ingeniería Mecánica

Título:	Diseño de un sistema robótico de una órtesis activa para rodilla
Autor:	Barrera Sánchez, Agustín%955924
metadata.dc.subject.other:	Órtesis, Diseño mecánico, Control, Simulación, Rehabilitación, Actuadores, Difuso PID, Movimientos, Flexión, Extensión
Data:	2025-08-29
Editora:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
Descrição:	En este trabajo de investigación, titulado “Diseño de un sistema robótico de una órtesis activa para rodilla”, se propone el diseño de un prototipo de una órtesis de rodilla orientado a mejorar la estabilidad de la extremidad inferior, facilitar el soporte de cargas y adaptarse a los requerimientos individuales de cada usuario. Este dispositivo se concibe tanto para procesos de rehabilitación como para un uso cotidiano. La investigación se enfoca en dos aspectos principales: el diseño mecánico de la órtesis y las técnicas de procesamiento de señales destinadas a sincronizar sus movimientos con los de la rodilla. Asimismo, se incorporan métodos de control orientados al seguimiento de trayectorias. Se realizó una revisión del estado del arte en la que se describen los movimientos de la rodilla, las principales causas de lesiones en esta articulación, los diferentes diseños de órtesis desarrollados en los últimos años y los sistemas de control empleados en dispositivos biomecatrónicos. Del mismo modo, se presentan los mecanismos utilizados en órtesis pasivas y activas, junto con una explicación de los parámetros biomecánicos y antropométricos considerados en su diseño. Además, se identifican los retos y desafíos que aún deben superarse en el desarrollo de este tipo de dispositivos ortopédicos. En lo referente a la propuesta de diseño, la órtesis incluye estructuras ajustables que se colocan en paralelo al muslo y la pantorrilla. Para su funcionamiento, se diseñaron bases y poleas de doble canal que permiten integrar el sistema de actuación mediante cables Bowden. Como parte del proceso de validación, se efectuaron análisis estáticos y dinámicos del dispositivo, además de una co-simulación en MSC Adams y Simulink de Matlab, con el fin de comprobar que el diseño replicara correctamente los movimientos de flexión y extensión de la rodilla. La construcción del prototipo se llevó a cabo mediante impresión 3D utilizando material PLA. Se implementó un sistema de control difuso-PID y se realizaron pruebas en distintos intervalos de tiempo para validar la funcionalidad del dispositivo. Se realizaron pruebas de flexión y extensión en lazo abierto, con un sistema de control basado en una placa Arduino y un puente H L298N. Se presentan los resultados obtenidos tanto en la simulación realizada en Adams como en la co-simulación entre Simulink y Adams, cuyo objetivo fue reproducir el movimiento de flexión-extensión y evaluar el seguimiento de una trayectoria definida mediante un polinomio de Bézier. En la simulación en Adams del movimiento de flexión/extensión, se alcanzó un desplazamiento máximo de 119.2°, con una velocidad de 0 °/s en un tiempo aproximado de 3 segundos. Al llegar a la mitad del recorrido (aproximadamente 59.6°), se obtuvo la velocidad máxima de 54.36 °/s en un tiempo de 1.456 segundos. Se presentan los resultados del seguimiento de trayectoria durante el ciclo de la marcha, a partir de la simulación de la estrategia de control implementada mediante un controlador PID difuso. El seguimiento de la trayectoria se evaluó en intervalos de 10 y 42 segundos, mostrando una concordancia cercana con la deseada a través del polinomio, con un desfase de 2° y 1°, respectivamente.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Aparece nas colecções:	Tesis de Doctorado en Ingeniería Mecánica

Este registo está protegido por copyright original. Ver licença

Este registo está protegido por Licença Creative Commons