Publicación: Análisis cinemático y modelo digital de un exoesqueleto de miembro superior con tres grados de libertad
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Fecha
2024-10-22
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Editor
Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Ingeniería Mecánica
Resumen
En muchas situaciones, el comportamiento de los sistemas físicos puede expresarse mejor a través de modelos analíticos y digitales. En este trabajo, se desarrolla el modelo cinemático de un exoesqueleto de miembro superior con 3 grados de libertad y se presenta una herramienta de simulación virtual. El diseño mecánico del exoesqueleto se realiza en Solidworks; el modelo cinemático se basa en el esquema paramétrico de Denavit-Hartenberg (D-H), y el modelo digital equivalente del diseño se obtiene del módulo Simscape de Matlab, donde se valida la cinemática directa. Se demuestra que, utilizando el modelo desarrollado, el efector final del exoesqueleto puede apuntar a las coordenadas deseadas, que la articulación q3 no afecta la velocidad lineal del efector final en ninguna dirección específica en el espacio de trabajo y solo influye en su orientación. El enfoque presentado en este trabajo también puede aplicarse para resolver el problema cinemático de otros tipos similares de exoesqueletos y manipuladores robóticos
In many situations, the behavior of physical systems can often be expressed through analytical and digital models. In this work, the kinematic model of a 3-degree-of-freedom upper limb exoskeleton is developed, and a virtual simulation tool is presented. The mechanical design of the exoskeleton is developed in Solidworks; the kinematic model is based on the Denavit-Hartenberg (D-H) parametric scheme, and the equivalent digital model of the design is obtained from the Simscape module of Matlab, where the direct kinematic model is validated. It is demonstrated that using the developed model, the end effector of the exoskeleton can point to the desired coordinates, that the q3 joint does not affect the linear velocity of the end effector in any specific direction in space; it only influences its orientation. The approach presented in this work can also be applied to solve the kinematic problem of other similar types of exoskeletons and robotic manipulators.
In many situations, the behavior of physical systems can often be expressed through analytical and digital models. In this work, the kinematic model of a 3-degree-of-freedom upper limb exoskeleton is developed, and a virtual simulation tool is presented. The mechanical design of the exoskeleton is developed in Solidworks; the kinematic model is based on the Denavit-Hartenberg (D-H) parametric scheme, and the equivalent digital model of the design is obtained from the Simscape module of Matlab, where the direct kinematic model is validated. It is demonstrated that using the developed model, the end effector of the exoskeleton can point to the desired coordinates, that the q3 joint does not affect the linear velocity of the end effector in any specific direction in space; it only influences its orientation. The approach presented in this work can also be applied to solve the kinematic problem of other similar types of exoskeletons and robotic manipulators.
Descripción
Organizado y patrocinado por: Federación iberoamericana de Ingeniería Mecánica y Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Mecánica, FeIbIm – FeIbEM
Categorías UNESCO
Palabras clave
Modelo digital, exoesqueleto, cinemática directa, Denavit-Hartenberg, Digital model,, exoskeleton,, direct kinematics
Citación
-
Centro
E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Mecánica