Este trabajo servirá para estudiar la influencia de algunos parámetros de una órtesis en un ciclo de marcha humana, realizado por una persona con un cierto grado de lesión que lleva una órtesis activa. Partiendo de una solución de referencia correspondiente a una persona sana, se estudiará cómo los cambios introducidos en el exoesqueleto afectan al ciclo de marcha humana en términos de energía, desviación de la referencia y otros parámetros definidos como variables de diseño. El problema consiste en un algoritmo de optimización en el que la función de coste tiene en cuenta el coste metabólico y la desviación con respecto al patrón, mientras que las variables de diseño deben cumplir una serie de restricciones en los puntos de control. Estas variables de diseño se evalúan en los nodos, para buscar la solución más óptima.
La órtesis portada por la persona lesionada consiste en un exoesqueleto active SCKAFO, que contiene un actuador rotacional que aporta un par en cada una de las rodillas, así como un tobillo flexible Klenzak, que ayuda a flexionar el tobillo. Un encóder permite controlar el ángulo de flexión y corregir la posición si es necesario. Los resultados incluyen la evolución temporal a lo largo del ciclo de marcha de las coordenadas generalizadas, las fuerzas de reacción, los pares generados en las articulaciones y en los dispositivos de la órtesis (el motor y el tobillo Klenzak), la activación muscular y la excitación neuronal. Las conclusiones obtenidas servirán como guía para el diseño de futuras órtesis.This work will serve to study the influence of some parameters from an orthosis in a human walking cycle, performed by an injured person while wearing an active orthosis. Parting from a reference solution corresponding to an injured individual, it will be studied how the changes introduced in the exoskeleton affect to the walking cycle in terms of energy, deviation from the reference and other parameters defined as design variables. The problem consists on an optimization problem where the cost function bears the metabolical cost and the deviation from reference, while the design variables must fulfill a set of constraints in control points. These design variables are evaluated in node points, so as to look for the more optimal solution.
The orthosis worn by the injured individual consists on an SCKAFO active orthosis, which includes a rotational actuator in each knee that supplies a torque, and a flexible Klenzak ankle, that also helps to bend the ankle. An encoder serves to control the bending angle and correct the position if necessary. The results will include the temporary evolution through the walking cycle of generalized coordinates, reaction forces, torques generated both at the human body and the orthosis devices (motor and Klenzak ankle, muscle activation and neural excitation. The obtained conclusions will serve as a guide for future orthosis designing.Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriale
