Modelo matemático y herramienta de simulación de exoesqueleto activo de cinco segmentos

This paper presents a mathematical model and simulation tool for an individual wearing an exoskeleton on his lower limbs. The model presents five union segments (legs, thighs and torso) moved by electrical motors. The movement equations, presented in matrix form, are based on Lagrange-Euler and simu...

Full description

Autores:: Cruz Ardila, Juan Carlos
Ramírez Escarpeta, José Miguel

Tipo de recurso:

Fecha de publicación:: 2012

Institución:: Universidad de San Buenaventura

Repositorio:: Repositorio USB

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description	This paper presents a mathematical model and simulation tool for an individual wearing an exoskeleton on his lower limbs. The model presents five union segments (legs, thighs and torso) moved by electrical motors. The movement equations, presented in matrix form, are based on Lagrange-Euler and simulated on Matlab. The data obtained represents the joint torques according to preset trajectories. The trajectories are taken from a gait cycle and the results are matched against those found on the bibliography. The simulation built in Matlab, is a tool that allows a physiotherapist to evaluate behaviors from a subject, with motor disabilities on his lower limbs, who is wearing an exoskeleton.
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The simulation built in Matlab, is a tool that allows a physiotherapist to evaluate behaviors from a subject, with motor disabilities on his lower limbs, who is wearing an exoskeleton.En este documento se presenta un modelado matemático y la simulación de un individuo que porta un exoesqueleto en sus miembros inferiores. Se utiliza un modelo de cinco segmentos de unión (piernas, muslos y tronco) accionados con motores eléctricos. El planteamiento de las ecuaciones de movimiento está soportado en la expresión de Lagrange-Euler. Se presentan las ecuaciones matemáticas en una organización de tipo matricial que son simuladas en el software de Matlab®. De esta manera, se analizan datos de torque en las articulaciones de acuerdo con trayectorias preestablecidas, que se han construido con información tomada de la marcha de individuos, y se comparan los resultados con datos encontrados en la bibliografía consultada. La simulación construida en Matlab® pretende constituirse en una herramienta que le facilite al fisioterapeuta evaluar los comportamientos de un individuo que presente discapacidad motriz en sus miembros inferiores y porte un exoesqueleto para desarrollar un ciclo de marcha.Universidad de San Buenaventura - Calipdf93 - 105 páginasRecurso en lineaapplication/pdf1794-192X2256-3202 (en línea)http://hdl.handle.net/10819/5000spaUniversidad de San BuenaventuraDocumento USBDocumentos USBCaliRevista Científica Guillermo de Ockham;Vol. 10, No 2. Julio-Diciembre 2012Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaPor medio de este formato manifiesto mi voluntad de AUTORIZAR a la Universidad de San Buenaventura, Sede Bogotá, Seccionales Medellín, Cali y Cartagena, la difusión en texto completo de manera gratuita y por tiempo indefinido en la Biblioteca Digital Universidad de San Buenaventura, el documento académico-investigativo objeto de la presente autorización, con fines estrictamente educativos, científicos y culturales, en los términos establecidos en la Ley 23 de 1982, Ley 44 de 1993, Decisión Andina 351 de 1993, Decreto 460 de 1995 y demás normas generales sobre derechos de autor. Como autor manifiesto que el presente documento académico-investigativo es original y se realiza sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto, la obra es de mi exclusiva autora y poseo la titularidad sobre la misma. La Universidad de San Buenaventura no será responsable de ninguna utilización indebida del documento por parte de terceros y será exclusivamente mi responsabilidad atender personalmente cualquier reclamación que pueda presentarse a la Universidad. Autorizo a la Biblioteca Digital de la Universidad de San Buenaventura convertir el documento al formato que el repositorio lo requiera (impreso, digital, electrónico o cualquier otro conocido o por conocer) o con fines de preservación digital. Esta autorización no implica renuncia a la facultad que tengo de publicar posteriormente la obra, en forma total o parcial, por lo cual podrá, dando aviso por escrito con no menos de un mes de antelación, solicitar que el documento deje de estar disponible para el público en la Biblioteca Digital de la Universidad de San Buenaventura, así mismo, cuando se requiera por razones legales y/o reglas del editor de una revista.http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Revista Científica Guillermo de Ockham– BUREAU, M., EIZMENDI, G., OLAIZ, E., ZABALETA, H., MEDINA, J., & PEREZ, M. (2007). “Diseño de un nuevo exoesqueleto para neurorehabilitación basado en detección de intención”. II congreso internacional sobre domótica, robótica y teleasistencia para todos DRT4ALL. España: Fundación ONCE para la Cooperación e Integración Social de las Personas con Discapacidad. – CONTRERAS B. Leonardo y ROA G. Máximo (2007). “Modelado de la marcha humana por medio de gráficos de unión”. En Tecnura 16. Bogotá: Con-ciencias. – CHEVALLEREAU C., ABBA G., AOUSTIN Y., PLESTAN F. WESTERVELT E., CANUDAS C., Y GRIZZLE J. (2003). “Rabbit: A Testbed for advanced control Theory”. En IEEE Control Systems Magazine. – DARIUSH, B. (2005). Analysis and simulation of an exoskeleton controller that accommodates static and reactive loads. Proceedings of the 2005 IEEE international conference on robotics and automation. Barcelona: Honda Research Institute USA. – DOLLAR Aaron M. y HERR Hugh (2008). Design of a quasi-passive knee exoskeleton to assist running. IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems. Acropolis Convention Center nice. France. – Greene, P. (2002). A Knee and Ankle Flexing Hybrid Orthosis for Paraplegic Ambulation. Medical engineering & physics 25(7). York: IPEM. – GRIZZLE, J. W. (2008). Stable Walking of 7-DOF Biped Robot. Recuperado el 9 de Diciembre de 2009 de www.eecs.umich.edu/~grizzle/index.html. – ROA G. Máximo (2004). Modelamiento y simulación de la caminata bípeda. Bogotá: Universidad Nacional. – VAUGHAN, C. L., DAVIS, B. L., & O. CONNOR, J. C. (1999). Dynamics of human gait dynamics of human. South África: Kiboho Publishers. – WINTER, D. A. (2005). Biomechanics and motor control of human movement. New Jersey: Jhon Wiley & Sons, Inc.Universidad de San Buenaventura - CaliCali, Hemeroteca 3er. pisoBiblioteca Digital Universidad de San BuenaventuraExoesqueletoModelo marchaSegmentos de enlaceTorques articularesExoskeletonJoint torquesLink segmentsMotion modelProtesisEcuación de LagrangeModelo matemático y herramienta de simulación de exoesqueleto activo de cinco segmentosMathematical model and simulation tool for active exoskeleton of five segmentsArtículo de revistaArtículoinfo:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedhttp://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1PublicationORIGINAL597-1565-1-PB.pdf597-1565-1-PB.pdfapplication/pdf754497https://bibliotecadigital.usb.edu.co/bitstreams/88a3a626-77c7-40d1-96b4-d4829e27d629/downloade61d1f659d15e69b52461804f98d024aMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82071https://bibliotecadigital.usb.edu.co/bitstreams/4391c484-44b8-4727-ad08-d165ff8ffccc/download0c7b7184e7583ec671a5d9e43f0939c0MD52TEXT597-1565-1-PB.pdf.txt597-1565-1-PB.pdf.txtExtracted texttext/plain37703https://bibliotecadigital.usb.edu.co/bitstreams/46e39bcf-f7cc-41d4-9ed2-f2e7cd0a16b1/downloadfcfe0be4390616a8314f0868da3e4032MD53THUMBNAIL597-1565-1-PB.pdf.jpg597-1565-1-PB.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg13363https://bibliotecadigital.usb.edu.co/bitstreams/d428dbd2-39a7-4ee3-98d8-486e6c2fcbd7/downloadd942b06182e058226b16040f6077fac2MD5410819/5000oai:bibliotecadigital.usb.edu.co:10819/50002023-04-12 16:47:22.501http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/https://bibliotecadigital.usb.edu.coRepositorio Institucional Universidad de San Buenaventura Colombiabdigital@metabiblioteca.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