Sensor de Fuerza para el Monitoreo en la Rehabilitación de Niños con Problemas Motrices en los Miembros Superiores
DOI:
https://doi.org/10.17981/ingecuc.19.1.2023.08Palabras clave:
sensor de fuerza, galgas extensiométricas, sensor para robot MIT-MANUS, sensado de fuerzas con Arduino, sensado de fuerzas basados en cruz de maltaResumen
Introducción: Los dispositivos robóticos de rehabilitación de pacientes con impedimentos motrices se encuentran en amplio uso por cuanto impactan significativamente el proceso de rehabilitación al ofrecer un plan uniforme de ejercicios sin tener las variaciones típicas presentes entre diferentes terapeutas humanos. Estos dispositivos requieren de sensores de fuerza para monitorear la evolución en la recuperación del paciente. Dentro de los dispositivos robóticos para rehabilitación se encuentra el MIT-MANUS, el cual posee dos grados de libertad y se emplea en pacientes con problemas motrices en miembros superiores. Para poder complementar el uso de un sistema MIT-MANUS se requiere contar con un dispositivo que sea capaz de sensar fuerzas en el plano. Lastimosamente, los dispositivos comerciales son muy costosos y poco accesibles en países como Colombia. Se plantea por lo tanto el objetivo de investigación de desarrollar un sensor de fuerza para un sistema robótico MIT-MANUS que sea simple, robusto, económico y fiable.
Objetivo: Desarrollar un dispositivo de sensado en el plano que se capaz de detectar, con buena precisión y un error de medición aceptable, las fuerzas ejercidas por niñas y niños de hasta 10 años de edad.
Metodología: Se utilizó un enfoque de diseño metodológico de Ingeniería Mecánica, basado en las fases de concepción, diseño, validación CAE, construcción, ensamble y pruebas experimentales.
Resultados: El principal resultado de la investigación fue la construcción de un dispositivo de sensado validado experimentalmente capaz de medir fuerza en el plano de hasta 60 N.
Conclusiones: Después de realizar las pruebas y ensayos experimentales, se pudo comprobar que el sensor es fiable al momento de medir una fuerza en el plano. El error máximo de medición de una fuerza en su componente horizontal o vertical es del 10%, el cual se reduce al 6% cuando el valor calculado corresponde a la resultante de la fuerza. La fuente de los errores es diversa, ya sea debido a la no homogeneidad del elemento metálico, el tipo de galga usada, los químicos empleados para soldar la galga al elemento mecánico, problemas de conversión ADC, entre otros, pero sus valores aceptables permiten emplear la galga en la aplicación a la que fue diseñada.
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