Dispositivo háptico orientado a la asistencia en el movimiento del codo

El presente Trabajo Fin de Máster plantea el diseño y desarrollo de un exoesqueleto flexible para asistir los movimientos de flexión y extensión de la articulación del codo. El dispositivo está formado por un motor DC y una serie de piezas diseñadas e impresas en 3D, unidas entre sí por elementos mecánicos, con distintos acoples de tela que permiten fijarlo al brazo del usuario, adaptándose a la anatomía de este. Para su funcionamiento, se ha propuesto una arquitectura de control compuesta por un control de posición, cuyo objetivo es alcanzar las posiciones que se le indiquen previamente dentro del rango de movimiento establecido y un control de fuerza, mediante el cual el dispositivo es capaz de otorgar asistencia a los movimientos de flexión y extensión de codo en función de la intención del usuario de realizar dichos movimientos. En cuanto al control de posición se ha optado por diseñar un controlador PID y un controlador en modo deslizante, destacando diversos tipos de estos controladores debido a las ventajas que ofrecen, como son el cuasi-deslizante o el super-twisting. Con respecto al control de fuerza, se ha diseñado un control de admitancia compuesto por un bucle exterior que genera referencias de posición y velocidad regulables en función del grado de asistencia deseado y de la intención de movimiento por parte del usuario, y un bucle interior, cuya función es integrar uno de los controladores de posición para que el exoesqueleto siga correctamente las referencias establecidas. Además, se han obtenido distintos modelos del sistema formado por el exoesqueleto, variando diversos factores en función de su relevancia dentro del mismo, con el objetivo de realizar las simulaciones de los distintos controladores planteados, tanto de posición como de fuerza y ajustando de esta forma los parámetros de cada uno de estos. Para terminar, se han realizado pruebas experimentales sobre cinco sujetos, implementando sobre el sistema físico los controladores desarrollados en simulación. Se han obtenido resultados óptimos, evaluando la eficacia de los controladores en el sistema real en función de la robustez y la respuesta de cada uno de estos