El presente proyecto de investigación presenta una alternativa económica, de fabricación nacional, versátil y de bajo impacto ambiental para la fabricación de un equipo de alta tecnología usado en la medicina específicamente en pacientes con lesiones en la muñeca. Se trata de un equipo que utiliza tres actuadores eléctricos que al actuar conjuntamente permiten simular los movimientos de la muñeca que son pronación, supinación, flexión cubital, flexión radial, extensión y flexión. Se seleccionó la solución óptima entre 3 modelos considerando criterios económicos y técnicos. Esta solución incluye la utilización de dos actuadores eléctricos lineales modelo CAHB-10 serie 2 de la marca SKF. Estos actuadores tienen una longitud de carrera de 100 mm y una fuerza de empuje y tracción de 240 N. Su velocidad es de 24 a 30 mm/s. El tercer actuador es un motor eléctrico de pasos marca SureStep modelo STP-MTR-17048. Su torque de eje detenido es 0.59 N-m y fuerza máxima radial iguala 1.82 kg. Interactuando conjuntamente estos equipos, van a permitir realizar los movimientos complejos en simultáneo en pacientes con lesiones en la muñeca que necesitan una rehabilitación total. La solución óptima se realizó en SolidWork, un software en 3D para poder hacer simulaciones de movimiento y analizar las posiciones de máximos esfuerzos. El análisis de la posición de máximos esfuerzos permitió recaudar la información necesaria para analizar la resistencia de los componentes más críticos. La simulación en el software permitió además verificar que el equipo alcanza todos los máximos ángulos en todos los movimientos que se requiere en la rehabilitación. Finalmente se elaboró los planos de detalles, ensambles y se evaluó los costos de su fabricación. El costo del equipo es aproximadamente US$ 3,000. Se concluye que es posible realizar máquinas especializadas para personas que tienen una lesión a la muñeca y necesita de rehabilitación en el Perú. / Tesis

En el presente trabajo se muestra el diseño mecánico de un equipo para la rehabilitación de la movilidad del tobillo empleando un mecanismo paralelo del tipo 2- UPU (R), el cual cuenta con dos grados de libertad para realizar los movimientos de flexión dorsal-plantar e inversión-eversión, y una restricción pasiva que garantiza un punto de rotación fijo. El diseño se obtuvo mediante una exhaustiva investigación del estado del arte y la aplicación de la metodología indicada en el estándar alemán VDI 2221. El rehabilitador de tobillo propuesto es accionado por dos servomotores eléctricos lineales que permiten realizar trabajos pasivos y activos en flexión dorsal-plantar e inversión-eversión. De acuerdo a la configuración establecida, cada uno de estos movimientos se encuentra limitado a 30° y 18° respectivamente, y la carga máxima sobre el tobillo limitada a 120 Nm. Las dimensiones del equipo son 440 mm de altura, 450 mm de longitud y 250 mm de ancho; lo cual satisface los requerimientos ergonómicos de una persona con estatura aproximada al de la media de la población del Perú. Como resultado de este trabajo se obtienen los planos de ensamble y fabricación del equipo para la rehabilitación de la movilidad del tobillo y los costos asociados a la fabricación de piezas, compra de componentes estandarizados, ensamble e instalación, y desarrollo de la ingeniería. El costo total del proyecto asciende a 8,770.00 USD. / Tesis

En este Proyecto de tesis se realizó el diseño de mejoras para el sistema mecánico del Exoesqueleto PUCP para rehabilitación de miembros inferiores. El resultado ha sido planos de fabricación y de ensamble que se basan en el método de diseño en ingeniería de acuerdo a la norma VDI 2221, así como una estimación de costos para la realización de estas mejoras. El costo de realización de este Proyecto es de aproximadamente S/. 72,600.00, lo cual incluye el costo de fabricación de los componentes (aprox. S/. 54,600.00), el costo de los componentes comerciales que se necesitarían comprar (aprox. S/. 3,000.00), los costos de logística y montaje, así como el costo de diseño (S/. 15,000.00). El diseño se realizó tomando como punto de partida las necesidades de los pacientes que requieren de terapias para la rehabilitación de la marcha, así como las exigencias mecánicas que se deben cumplir para el funcionamiento del Exoesqueleto. La metodología seguida fue, descrita a grandes rasgos: se revisaron los fundamentos para la rehabilitación de la marcha humana y las tecnologías existentes para apoyarla, luego se evaluaron los problemas y limitaciones que presenta el sistema mecánico del Exoesqueleto PUCP, para así elaborar las principales propuestas de mejora, y finalmente, se realizaron los cálculos de ingeniería y los planos correspondientes, así como una estimación del costo de implementación. En el capítulo 3 de este Proyecto se exponen los cálculos realizados para la ingeniería de detalle. Se realizaron análisis de cargas, así como análisis de esfuerzos en las secciones críticas de los elementos y verificación de rigidez por deflexión. Las fuentes de las teorías utilizadas para el análisis están referenciadas a lo largo de este capítulo. En base a las piezas diseñadas se realizó también una estimación de costos de este Proyecto. Finalmente se hizo una auto evaluación del trabajo realizado de modo que se pudieran identificar mejoras que no se pudieron abordar en este Proyecto y limitantes generadas por los alcances del mismo. También se evaluaron los resultados obtenidos durante la realización del Proyecto y su impacto en el contexto actual. / Tesis

En el presente trabajo se desarrolló un sistema de control diseñado para exoesqueletos de miembro superior, el cual acompaña el movimiento de un usuario sin emplear sensores dedicados a determinar la intención de su movimiento. El sistema de control compensa los efectos dinámicos y de fricción generados por el peso de los componentes del exoesqueleto y las extremidades del usuario, y el movimiento de este último al usar el exoesqueleto. Además, estima la intención de movimiento del usuario empleando los sensores de los actuadores del exoesqueleto. A partir de esta estimación, el exoesqueleto acompaña los movimientos del usuario, reduciendo el esfuerzo que éste realiza al mover sus extremidades superiores. El sistema de control desarrollado es adaptado para trabajar con componentes comunes y de menor precisión. Las pruebas experimentales, realizadas sobre un modelo conceptual fabricado, demuestran que el sistema de control compensa los efectos dinámicos y de fricción del sistema, estima la intención de movimiento del usuario y acompaña sus movimientos, reduciendo en un 73.2% el esfuerzo realizado por el usuario al mover el modelo conceptual. A partir de los resultados se determina la posibilidad de desarrollar un exoesqueleto más económico pues solo se emplea sensores de corriente y posición, y actuadores de baja precisión. / Tesis

En el presente trabajo se muestra el diseño mecánico de un equipo para la rehabilitación de la movilidad del tobillo empleando un mecanismo paralelo del tipo 2- UPU (R), el cual cuenta con dos grados de libertad para realizar los movimientos de flexión dorsal-plantar e inversión-eversión, y una restricción pasiva que garantiza un punto de rotación fijo. El diseño se obtuvo mediante una exhaustiva investigación del estado del arte y la aplicación de la metodología indicada en el estándar alemán VDI 2221. El rehabilitador de tobillo propuesto es accionado por dos servomotores eléctricos lineales que permiten realizar trabajos pasivos y activos en flexión dorsal-plantar e inversión-eversión. De acuerdo a la configuración establecida, cada uno de estos movimientos se encuentra limitado a 30° y 18° respectivamente, y la carga máxima sobre el tobillo limitada a 120 Nm. Las dimensiones del equipo son 440 mm de altura, 450 mm de longitud y 250 mm de ancho; lo cual satisface los requerimientos ergonómicos de una persona con estatura aproximada al de la media de la población del Perú. Como resultado de este trabajo se obtienen los planos de ensamble y fabricación del equipo para la rehabilitación de la movilidad del tobillo y los costos asociados a la fabricación de piezas, compra de componentes estandarizados, ensamble e instalación, y desarrollo de la ingeniería. El costo total del proyecto asciende a 8,770.00 USD.

El presente proyecto de investigación presenta una alternativa económica, de fabricación nacional, versátil y de bajo impacto ambiental para la fabricación de un equipo de alta tecnología usado en la medicina específicamente en pacientes con lesiones en la muñeca. Se trata de un equipo que utiliza tres actuadores eléctricos que al actuar conjuntamente permiten simular los movimientos de la muñeca que son pronación, supinación, flexión cubital, flexión radial, extensión y flexión. Se seleccionó la solución óptima entre 3 modelos considerando criterios económicos y técnicos. Esta solución incluye la utilización de dos actuadores eléctricos lineales modelo CAHB-10 serie 2 de la marca SKF. Estos actuadores tienen una longitud de carrera de 100 mm y una fuerza de empuje y tracción de 240 N. Su velocidad es de 24 a 30 mm/s. El tercer actuador es un motor eléctrico de pasos marca SureStep modelo STP-MTR-17048. Su torque de eje detenido es 0.59 N-m y fuerza máxima radial iguala 1.82 kg. Interactuando conjuntamente estos equipos, van a permitir realizar los movimientos complejos en simultáneo en pacientes con lesiones en la muñeca que necesitan una rehabilitación total. La solución óptima se realizó en SolidWork, un software en 3D para poder hacer simulaciones de movimiento y analizar las posiciones de máximos esfuerzos. El análisis de la posición de máximos esfuerzos permitió recaudar la información necesaria para analizar la resistencia de los componentes más críticos. La simulación en el software permitió además verificar que el equipo alcanza todos los máximos ángulos en todos los movimientos que se requiere en la rehabilitación. Finalmente se elaboró los planos de detalles, ensambles y se evaluó los costos de su fabricación. El costo del equipo es aproximadamente US$ 3,000. Se concluye que es posible realizar máquinas especializadas para personas que tienen una lesión a la muñeca y necesita de rehabilitación en el Perú.

En este Proyecto de tesis se realizó el diseño de mejoras para el sistema mecánico del Exoesqueleto PUCP para rehabilitación de miembros inferiores. El resultado ha sido planos de fabricación y de ensamble que se basan en el método de diseño en ingeniería de acuerdo a la norma VDI 2221, así como una estimación de costos para la realización de estas mejoras. El costo de realización de este Proyecto es de aproximadamente S/. 72,600.00, lo cual incluye el costo de fabricación de los componentes (aprox. S/. 54,600.00), el costo de los componentes comerciales que se necesitarían comprar (aprox. S/. 3,000.00), los costos de logística y montaje, así como el costo de diseño (S/. 15,000.00). El diseño se realizó tomando como punto de partida las necesidades de los pacientes que requieren de terapias para la rehabilitación de la marcha, así como las exigencias mecánicas que se deben cumplir para el funcionamiento del Exoesqueleto. La metodología seguida fue, descrita a grandes rasgos: se revisaron los fundamentos para la rehabilitación de la marcha humana y las tecnologías existentes para apoyarla, luego se evaluaron los problemas y limitaciones que presenta el sistema mecánico del Exoesqueleto PUCP, para así elaborar las principales propuestas de mejora, y finalmente, se realizaron los cálculos de ingeniería y los planos correspondientes, así como una estimación del costo de implementación. En el capítulo 3 de este Proyecto se exponen los cálculos realizados para la ingeniería de detalle. Se realizaron análisis de cargas, así como análisis de esfuerzos en las secciones críticas de los elementos y verificación de rigidez por deflexión. Las fuentes de las teorías utilizadas para el análisis están referenciadas a lo largo de este capítulo. En base a las piezas diseñadas se realizó también una estimación de costos de este Proyecto. Finalmente se hizo una auto evaluación del trabajo realizado de modo que se pudieran identificar mejoras que no se pudieron abordar en este Proyecto y limitantes generadas por los alcances del mismo. También se evaluaron los resultados obtenidos durante la realización del Proyecto y su impacto en el contexto actual.

El objetivo del presente trabajo es el diseño preliminar de un mecanismo para el movimiento de las caderas en el plano frontal del exoesqueleto PUCP durante el ciclo de la marcha humana sobre el sitio. Debido a la considerable cantidad de personas con discapacidad esquelético-muscular en el Perú según el Consejo Nacional para la Integración de la Persona con Discapacidad y la necesidad de desarrollar tecnologías que mejoren los dispositivos de rehabilitación existentes. Así, la metodología aplicada es la regida por VDI 2206, donde se desarrolla: la identificación de la problemática; planteamiento del objetivo general y específicos y propuesta de solución; una revisión del estado del arte asociado al mecanismo teniendo en cuenta trabajos y estudios anteriores sobre dispositivos de asistencia en rehabilitación; presentación de las exigencias que requiere el diseño para determinar las funciones de la máquina en relación al movimiento de caderas en el plano frontal que contiene señales, uso de energía, componentes mecánicos, eléctricos y de control; una matriz morfológica de cada función con distintos principios de solución; finalmente, se proponen conceptos de solución en base a sus combinaciones para hallar el concepto de solución óptimo tomando en cuenta el dimensionamiento del sistema a través de un análisis técnico-económico; Como resultado, se obtuvo el diseño mecánico preliminar de un mecanismo para el movimiento de las caderas en el plano frontal del exoesqueleto PUCP durante el ciclo de la marcha humana sobre el sitio. Se concluye que el presente documento contribuye al desarrollo de nuevas tecnologías para los dispositivos de rehabilitación, en este caso en el diseño de un prototipo mecanismo de cadera que añada el movimiento en el plano frontal del Exoesqueleto PUCP.