Exoesqueleto de entrenamiento muscular articulación codo

Abstract

La distrofia muscular progresiva (PMD por sus siglas en inglés) es una enfermedad degenerativa, progresiva y hereditaria que causa el impedimento de movimiento articular. No existe una cura para detener el progreso de esta enfermedad y los tratamientos existentes están enfocados en que se logre retrasar los efectos de esta sobre los músculos. Uno de los tratamientos más utilizados es la terapia física, donde se indica una serie de ejercicios para diferentes partes del cuerpo, esto, siempre es guiado por personal médico ya que no se tienen máquinas especializadas en estos ejercicios. Con esta premisa, se propuso el desarrollo de un exoesqueleto, un sistema mecatrónico que permita al usuario efectuar movimientos de entrenamiento muscular para el brazo, específicamente para el codo. Para realizar el prototipo del exoesqueleto de rehabilitación muscular, fue imprescindible iniciar conociendo la población objetivo, tipo de enfermedad y edades entre otras; continuando, se realizaron cálculos mecánicos preliminares para la selección de materiales y selección de las geometrías más adecuadas para llevar a cabo el ensamble. Luego, se realizó el cálculo de los engranajes y ejes, considerando la mejor utilización de los ejes para la transmisión y de los engranajes para lograr la elevación de la potencia mecánica, Paso seguido, se realizaron los cálculos para la selección de los motores idóneos requeridos de acuerdo con el diseño mecánico previo, así mismo la relación de elevación de potencia requerida. A continuación, se desarrolló un sistema electrónico, encargado entre otras cosas del control de la posición del exoesqueleto y de ejecutar de manera estable y controlada los movimientos según los ejercicios requeridos. De esta forma se logró la obtención de un exoesqueleto programable que apoya la realización de ejercicios de entrenamiento muscular para la articulación del codo, dirigido a personas con rango de edad entre 12 y 24 años, que padecen Distrofia Muscular de Duchenne (DMD).

The progressive muscular dystrophy (PMD) causes impediment of joints movement, as it is a progressive degenerative and inherited disease. There is no cure for stopping this progress, however, there are treatments that help delaying this disease’s effects. One of the most used treatments is physical therapy, where series of exercises are indicated for different parts of the patient’s body. This is always lead by medical personnel. A mechatronic system was proposed and developed as exoskeleton, which allows its user to do effective movements with the arm, specifically the elbow joint. To create the exoskeleton for muscular rehabilitation prototype, it was essential to start with knowledge of the target population, disease type, ages, etc. Next, prior mechanic calculations were made to select the most adequate material and geometrics, in order to complete the design. Then, the gears and axes design were made, as such axes are the transmission elements and gears allow the mechanic potency rising; summary, these parts carry the whole system movements. The following step was to calculate the motors in accordance to the previous mechanic designs. Then, the electronic design was made. This system is in charge of the movements execution; besides, it retrieves the position of the exoskeleton.