Estudi dinàmic del banc d’assaig i del sistema d’actuació d’una ortesi activa de genoll per a lesionats medul·lars

Abstract

Aquest Treball de Fi de Grau planteja dues formes d’expressar les pèrdues associades al sistema d’actuació d’una ortesi activa de genoll per a lesionats medul·lars incomplets segons el tipus de transmissió mitjançant l’ús d’un banc de proves. Per tal d’assolir aquest objectiu es fa, en un primer moment, una breu descripció del banc d’assaig prèviament dissenyat. A continuació, es planteja el model dinàmic d’aquest i de dos tipus de sistemes d’actuació segons si la transmissió es basa en un motorreductor o en un cargol de boles i un mecanisme de barres. Mitjançant l’ús del mètode de les potències virtuals, s’arriba a l’expressió del parell resistent associat a l’articulació del genoll, que connecta el sistema d’actuació amb el conjunt de la cama, en funció de paràmetres geomètrics i inercials i del moviment del sistema, conegut per mitjà de sensors. Un cop descrits els dos tipus de transmissions considerats, plantejades les seves respectives equacions d’enllaç geomètric i analitzats els seus règims de funcionament, es proposen dues formes d’expressar les pèrdues a les que aquests estan associats. El primer mètode, que no depèn del règim de funcionament, consisteix en considerar-les com un parell reduït a l’eix del motor; s’empra doncs novament el mètode de les potències virtuals. El segon mètode requereix, per contra, determinar si el sistema d’actuació actua de forma directa o inversa; mitjançant el teorema de l’energia i tenint en compte el sentit del flux de potències, es planteja en cada cas i per a cadascuna de les transmissions el seu rendiment directe i invers. Amb l’objectiu de simplificar el model i fer un recull del valor dels paràmetres geomètrics i inercials necessaris al seu ús, es determinen aquests paràmetres segons el model CAD i la realització d’experiments al Laboratori de Mecànica. Es proposen també una sèrie d’experiments que es podrien dur a terme un cop es posés en funcionament el banc de proves. Finalment, s’exposen la planificació temporal i els costos associats al projecte i s’avalua el seu impacte social i ambiental.