Metodología para la Optimización del Diseño Integrado de Sistemas de Actuación para Exoesqueletos
Autores: Greve, Daniel; Kreischer, Christian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Metodología para la Optimización del Diseño Integrado de Sistemas de Actuación para ExoesqueletosCategoría
Ingeniería y Tecnología
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Citaciones: Sin citaciones
La ingeniería de sistemas de actuación para exoesqueletos activos presenta un desafío significativo debido a las estrictas demandas de reducción de masa y compacidad, junto con especificaciones complejas para la dinámica de los actuadores y la longitud de carrera. Este desafío se aborda con una metodología basada en modelos. Se derivan y acoplan modelos para el cuerpo humano, el exoesqueleto y los sistemas de actuación paramétricos. Comenzando con una simulación de dinámica inversa del cuerpo humano, se estiman las cargas en las articulaciones humanas y se derivan los torques de soporte correspondientes. Bajo la suposición de una ley de control que asegura estos torques de soporte, se plantea un problema de optimización para determinar parámetros del sistema de actuación, como el número de bobinas del estator y el número de celdas de batería. Por último, los resultados de la optimización se validan utilizando modelos sofisticados. La metodología se aplica a un exoesqueleto ejemplar y se compara con un enfoque derivado de estudios anteriores.
Descripción
La ingeniería de sistemas de actuación para exoesqueletos activos presenta un desafío significativo debido a las estrictas demandas de reducción de masa y compacidad, junto con especificaciones complejas para la dinámica de los actuadores y la longitud de carrera. Este desafío se aborda con una metodología basada en modelos. Se derivan y acoplan modelos para el cuerpo humano, el exoesqueleto y los sistemas de actuación paramétricos. Comenzando con una simulación de dinámica inversa del cuerpo humano, se estiman las cargas en las articulaciones humanas y se derivan los torques de soporte correspondientes. Bajo la suposición de una ley de control que asegura estos torques de soporte, se plantea un problema de optimización para determinar parámetros del sistema de actuación, como el número de bobinas del estator y el número de celdas de batería. Por último, los resultados de la optimización se validan utilizando modelos sofisticados. La metodología se aplica a un exoesqueleto ejemplar y se compara con un enfoque derivado de estudios anteriores.