DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN EXOESQUELETO PARA LAS EXTREMIDADES SUPERIORES, DE 3 GRADOS DE LIBERTAD CON UNA CARGA DE TRABAJO DE 1 KG.

Abstract

El presente estudio tiene como finalidad diseñar y simular la etapa inicial de un exoesqueleto con 3 grados de libertad y 1 kg de carga de trabajo, para extremidades superiores con la finalidad facilitar los procesos de rehabilitación de personas con discapacidades físicas en los miembros superiores . Para este propósito se compararon cuatro materiales, dos de ellos comúnmente utilizados en el campo de la medicina que son el acero inoxidable 304 y l a aleación de titanio Ti- 6Al- 4V, l os otros dos materiales analizados fueron los plásticos ABS y el nylon 6/6, plásticos comúnmente utilizados en la impresión 3D. Para diseñar el exoesqueleto se utilizaron tablas antropométricas, las cuales permitieron calcular las dimensiones y peso de cada segmento del brazo para d eterminar los valores máximos en e l diseño d el exoesqueleto. S e determinó la altura promedio de la población masculina y femenina en Ecuador para establecer las dimensiones máximas del exoesqueleto y las fuerzas ejercidas por el brazo. Con estos datos se calculó la sección transversal mínima de cada elemento para cumplir un fac tor de seguridad de dos, mediante las teorías de falla por carga estática de Mohr Coulomb dúctil y la teoría de la energía de distorsión . Para analizar los elementos sometidos a cargas fluctuantes, se analizaron los factores que modifican la resistencia a la fatiga y se determinó el factor de seguridad mediante la teoría de Gerber. Al comparar los resultados de las secciones transversales entre el acero inoxidable 304 con la aleación de titanio Ti- 6Al- 4V y al plástico ABS con el nylon 6/6, se determinó el uso de la aleación de titanio y el nylon. Con ambos materiales , se realizó una simulación de los elementos en la plataforma Autodesk Inventor, donde se obtuvieron los valores de esfuerzo máximo e n cada elemento para observar su comportamiento con cada material.