Modelado cinemático y dinámico de un dispositivo asistencial de 5 barras para rehabilitación de rodilla
Las lesiones de rodilla son frecuentes en personas de todas las edades. En todos los casos, la terapia física se prescribe para recuperar la fuerza y el rango de movimiento. Los dispositivos de asistencia robóticos están ganando la atención de la comunidad y tienen como objetivo mejorar la calidad d...
- Autores:
-
Guatibonza Artunduaga, Andrés Felipe
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2019
- Institución:
- Universidad Militar Nueva Granada
- Repositorio:
- Repositorio UMNG
- Idioma:
- spa
eng
- OAI Identifier:
- oai:repository.unimilitar.edu.co:10654/20905
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/10654/20905
- Palabra clave:
- CINEMATICA DE LA MAQUINARIA
REHABILITACION MEDICA
Robotics assistive rehabilitation device
Kinematics
Dynamics modeling
Dispositivo robótico de rehabilitación asistencial
Cinemática
Modelado dinámico
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- License
- Derechos Reservados - Universidad Militar Nueva Granada, 2019
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Las lesiones de rodilla son frecuentes en personas de todas las edades. En todos los casos, la terapia física se prescribe para recuperar la fuerza y el rango de movimiento. Los dispositivos de asistencia robóticos están ganando la atención de la comunidad y tienen como objetivo mejorar la calidad de vida de los pacientes. En este artículo, proponemos un dispositivo de rehabilitación de rodilla de 5 barras de articulación. Estamos interesados en obtener el modelo dinámico completo del sistema de rehabilitación propuesto, con el fin de desarrollar y evaluar estrategias de control adecuadas en el trabajo futuro. Con este propósito, presentamos la formulación cinemática del dispositivo y luego, derivamos la dinámica utilizando dos enfoques, con el fin de validar el modelo; es decir, obtenemos la ecuación de movimiento utilizando el enfoque de Lagrange y un método algebraico que simplifica el modelado. Estos modelos se simulan y comparan con el comportamiento físico del sistema, mostrando la funcionalidad del sistema y la validez de los modelos cuando se realiza una rutina de rehabilitación. |
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Velasco Vivas, AlexandraGuatibonza Artunduaga, Andrés FelipeIngeniero en MecatrónicaSolaque Guzman, Leonardo EnriqueCalle 1002019-04-05T16:36:40Z2019-12-26T22:08:46Z2019-04-05T16:36:40Z2019-12-26T22:08:46Z2019-01-18http://hdl.handle.net/10654/20905Las lesiones de rodilla son frecuentes en personas de todas las edades. En todos los casos, la terapia física se prescribe para recuperar la fuerza y el rango de movimiento. Los dispositivos de asistencia robóticos están ganando la atención de la comunidad y tienen como objetivo mejorar la calidad de vida de los pacientes. En este artículo, proponemos un dispositivo de rehabilitación de rodilla de 5 barras de articulación. Estamos interesados en obtener el modelo dinámico completo del sistema de rehabilitación propuesto, con el fin de desarrollar y evaluar estrategias de control adecuadas en el trabajo futuro. Con este propósito, presentamos la formulación cinemática del dispositivo y luego, derivamos la dinámica utilizando dos enfoques, con el fin de validar el modelo; es decir, obtenemos la ecuación de movimiento utilizando el enfoque de Lagrange y un método algebraico que simplifica el modelado. Estos modelos se simulan y comparan con el comportamiento físico del sistema, mostrando la funcionalidad del sistema y la validez de los modelos cuando se realiza una rutina de rehabilitación.Knee injuries are frequent in people of all ages. In all cases, physical therapy is prescribed to recover strength, and range of motion. Robotic assistive devices are gaining the attention of the community and aim to improve the patients’ quality of life. In this paper, we propose a 5-bars-linkage knee rehabilitation device. We are interested in obtaining the complete dynamic model of the proposed rehabilitation system, in order to develop and evaluate adequate control strategies in future work. With this purpose, we present the kinematics formulation of the device and then, we derive the dynamics using two approaches, in order to validate the model; i.e. we obtain the motion equation using Lagrange approach and an algebraic method which simplifies the modeling. These models are simulated and compared with the physical behavior of the system, showing the functionality of the system and the validity of the models when performing a rehabilitation routine.Pregradoapplication/pdfspaengDerechos Reservados - Universidad Militar Nueva Granada, 2019https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Atribución-NoComercial-SinDerivadashttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Modelado cinemático y dinámico de un dispositivo asistencial de 5 barras para rehabilitación de rodillaKinematic and dynamic modeling of a 5-bar assistive device for knee rehabilitationinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de gradoTexthttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fCINEMATICA DE LA MAQUINARIAREHABILITACION MEDICARobotics assistive rehabilitation deviceKinematicsDynamics modelingDispositivo robótico de rehabilitación asistencialCinemáticaModelado dinámicoFacultad de IngenieríadIngeniería en MecatrónicaIngeniería - Ingeniería en MecatrónicaUniversidad Militar Nueva GranadaJ. Gerstner B. Manual de semiología del aparato locomotor. Universidad del Valle, 2004.M. Balbastre and M. Hervás. Patología de la rodilla guía de manejo clínico, 2011.Ferdinand P.Beer. Vector Mechanics for Engineers:Statics and Dynamics. McGraw-HillScience/Engineering/Math,2003.RA. Chaurand, LRP. León, and ELG Muñoz. Dimensiones antropométricas de población latinoamericana: México, cuba, colombia, chile. Technical report, Universidad de Guadalajara, Centro Universitario de Arte, Arquitectura y Diseño, División de Tecnología y Procesos, Departamento de Producción y Desarrollo. Centro de Investigaciones en Ergonomía., 2001.J. Figueiredo, P. Flix, C.P. Santos, and J.C. Moreno.Towards human- knee orthosis interaction based on adaptive impedance control through stiffness adjustment. In 2017 International Conference on Rehabilitation Robotics (ICORR), pages 406–411, July 2017.Manolo Garabini, Cosimo Della Santina, Matteo Bianchi, Manuel Catalano, Giorgio Grioli,and Antonio Bicchi. Soft Robots that Mimic the Neuromusculoskeletal System, pages 259–263. Springer International Publishing, Cham, 2017.W.Huo, S.Mohammed, J.C.Moreno, and Y. Amirat. Lower limb wearable robots for assistance and rehabilitation: A state of the art. IEEE Systems Journal, 10(3):1068–1081, Sept 2016.Nestle Nutrition Institute. Cribado Nutricional. Guía para rellenar el formulario Mini Nutricional Assessment, first edition, 2015.A. Koller-Hodac, D. Leonardo, S. Walpen, and D. Felder. A novel robotic device for knee rehabilitation improved physical therapy through automated process. In 2010 3rd IEEE RAS EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics, pages 820–824, Sept 2010.S. Mghames, M. Laghi, C. Della Santina, M. Garabini, M. Catalano, G Grioli, and A. Bicchi. Design,control and validation of the variable stiffness exoskeleton flexo. In 2017 International Conference on Rehabilitation Robotics(ICORR), pages 539–546, July2017.H. Rifai, S. Mohammed, K. Djouani, and Y. Amirat.Toward lower limbs functional rehabilitation through a knee-joint exoskeleton. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 25(2):712–719, March 2017.Marianne L. Romero A., Yair Valbuena, Alexandra Velasco, and Leonardo Solaque. Soft-actuated modular knee-rehabilitation device: Proof of concept. In Proceedings of the International Conference on Bioinformatics Research and Applications 2017, ICBRA 2017,pages 71–78, NewYork, NY, USA, 2017. ACM.A. M. Saba, A. Dashkhaneh, M. M. Moghaddam, and M. D. Hasankola. Design and manufacturing of a gait rehabilitation robot.In 2013 First RSI/ISM International Conference on Robotics and Mechatronics (ICRoM), pages 487–491, Feb 2013.Hui Shan, Chong Jiang, Yuliang Mao, and X. Wang. Design and control of a wearable active knee orthosis for walking assistance. In 2016 IEEE 14th International Workshop on Advanced Motion Control (AMC), pages 51–56, April 2016.M. K. Shepherd and E.J. Rouse. 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Van Damme, R. Van Ham, L. C. Visser, and S. Wolf. Variable impedance actuators: A review. Robotics and Autonomous Systems, 61(12):1601 –1614,2013.T. Vouga, K. Z. Zhuang, J. Olivier, M. A. Lebedev, M. A. L. Nicolelis, M. Bouri, and H. Bleuler. Exio: A brain-controlled lower limb exoskeleton for rhesus macaques. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, 25(2):131–141, Feb 2017.Hongnian Yu. Modeling and control of hybrid machine systems— a five-bar mechanism case. 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