Diseño e implementación de un controlador centralizado para un exoesqueleto de extremidades inferiores
Existen diversos tipos de enfermedades o eventos que afectan la movilidad de las extremidades inferiores de una persona. Estas condiciones afectan a su calidad de vida y a su capacidad para desplazarse de manera independiente. La rehabilitación física es uno de los tratamientos que permiten que esta...
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| Format: | bachelorThesis |
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2019
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| Online Access: | http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/32500 |
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| author | Balcázar Maldonado, Cristina Alejandra Quevedo Silva, Elio Santiago |
| author2 | Zúñiga Prieto, Miguel Angel |
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| description | Existen diversos tipos de enfermedades o eventos que afectan la movilidad de las extremidades inferiores de una persona. Estas condiciones afectan a su calidad de vida y a su capacidad para desplazarse de manera independiente. La rehabilitación física es uno de los tratamientos que permiten que estas personas recuperen su movilidad funcional. Ante la necesidad de una terapia eficiente y consistente, los exoesqueletos han constituido un complemento al tratamiento de rehabilitación. Estos dispositivos reducen el esfuerzo físico del fisioterapeuta y proveen herramientas que le permiten preocuparse por la recuperación del paciente.
Los exoesqueletos constan de actuadores colocados en las articulaciones para generar las trayectorias de movimiento. Al mismo tiempo, los sensores adquieren información del paciente, como las señales de electromiografía y electroencefalografía, o de los componentes de hardware, como el voltaje de un paquete de baterías y la posición de los motores. En este caso, los sistemas de control son los encargados de coordinar el funcionamiento de los componentes del exoesqueleto y garantizar la ejecución de una terapia de rehabilitación. Para que los fisioterapeutas interactúen con el exoesqueleto, requieren de un dispositivo de mando a manera de control remoto o de una aplicación que se ejecuta en dispositivos móviles o computadoras personales.
El exoesqueleto Autonomous Lower Limb Exoskeleton (ALLEX-1) desarrollado en la Universidad de Cuenca requiere un sistema de control que coordine y dirija sus funcionalidades. Por este motivo, en el presente trabajo de titulación se diseña e implementa un sistema de control centralizado para un exoesqueleto de extremidades inferiores. Este objetivo se consigue mediante el desarrollo de tres subsistemas: AllexApp, como una aplicación móvil para el control de alto nivel que le permite al usuario enviar comandos al exoesqueleto y gestionar las sesiones de rehabilitación; AllexControl como el subsistema embebido que se encarga de la coordinación de sensores y actuadores; y el sistema auxiliar AllexServer que es un servidor web para gestionar las sesiones de rehabilitación de un paciente. |
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| institution | Universidad de Cuenca |
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| spelling | oai:dspace.ucuenca.edu.ec:123456789-325002020-08-03T17:05:41Z Diseño e implementación de un controlador centralizado para un exoesqueleto de extremidades inferiores Balcázar Maldonado, Cristina Alejandra Quevedo Silva, Elio Santiago Zúñiga Prieto, Miguel Angel Astudillo Salinas, Darwin Fabián Ingenieria De Sistemas Sistema De Control Exoesqueleto Interaccion Humana Movilidad Maquina Existen diversos tipos de enfermedades o eventos que afectan la movilidad de las extremidades inferiores de una persona. Estas condiciones afectan a su calidad de vida y a su capacidad para desplazarse de manera independiente. La rehabilitación física es uno de los tratamientos que permiten que estas personas recuperen su movilidad funcional. Ante la necesidad de una terapia eficiente y consistente, los exoesqueletos han constituido un complemento al tratamiento de rehabilitación. Estos dispositivos reducen el esfuerzo físico del fisioterapeuta y proveen herramientas que le permiten preocuparse por la recuperación del paciente. Los exoesqueletos constan de actuadores colocados en las articulaciones para generar las trayectorias de movimiento. Al mismo tiempo, los sensores adquieren información del paciente, como las señales de electromiografía y electroencefalografía, o de los componentes de hardware, como el voltaje de un paquete de baterías y la posición de los motores. En este caso, los sistemas de control son los encargados de coordinar el funcionamiento de los componentes del exoesqueleto y garantizar la ejecución de una terapia de rehabilitación. Para que los fisioterapeutas interactúen con el exoesqueleto, requieren de un dispositivo de mando a manera de control remoto o de una aplicación que se ejecuta en dispositivos móviles o computadoras personales. El exoesqueleto Autonomous Lower Limb Exoskeleton (ALLEX-1) desarrollado en la Universidad de Cuenca requiere un sistema de control que coordine y dirija sus funcionalidades. Por este motivo, en el presente trabajo de titulación se diseña e implementa un sistema de control centralizado para un exoesqueleto de extremidades inferiores. Este objetivo se consigue mediante el desarrollo de tres subsistemas: AllexApp, como una aplicación móvil para el control de alto nivel que le permite al usuario enviar comandos al exoesqueleto y gestionar las sesiones de rehabilitación; AllexControl como el subsistema embebido que se encarga de la coordinación de sensores y actuadores; y el sistema auxiliar AllexServer que es un servidor web para gestionar las sesiones de rehabilitación de un paciente. There are several diseases and events that have an impact on lower limb mobility. These medical conditions affect people's quality of life and their ability to move independently. Physical therapy is one of the treatments that allows the recovery of the patient's functional mobility. Given the need of an efficient and consistent therapy, exoskeletons have been a complement to rehabilitation treatment. These devices reduce the physical effort of the physiotherapist and provide tools that allow them to concentrate on the patient's recovery. Exoskeletons consist of actuators placed close to the joints in order to generate movement trajectories. At the same time, sensors acquire patient information, such as electromyography and electroencephalography signals, or hardware components, such as the voltage of a battery pack and the position of the motors. In this case, the control system is the responsible for the coordination and operation of the exoskeleton components so that it guarantees the execution of a rehabilitation therapy. Physiotherapists have to interact with the exoskeleton, for that reason, they require a remote-control device or an application that runs on mobile devices or personal computers. The Autonomous Lower Limb Exoskeleton (ALLEX-1), developed at the University of Cuenca, requires a control system that coordinates and supervises its functionalities. This undergraduate thesis presents the design and implementation of a centralized control system for a lower extremity exoskeleton. This objective is achieved through the development of three subsystems: AllexApp, as a mobile application for high-level control that allows the user to send commands to the exoskeleton and manage rehabilitation sessions; AllexControl, as the embedded subsystem that is responsible for the coordination of sensors and actuators; and AllexServer, an auxiliary web server that manages patients' rehabilitation sessions. Ingeniero en Sistemas Cuenca 2019-04-24T12:29:07Z 2019-04-24T12:29:07Z 2019-04-24 bachelorThesis http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/32500 spa TS;262 application/pdf application/pdf |
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