Formulación Topológica Adaptada para la Simulación y Control de Exoesqueletos Accionados con Transmisiones Harmonic Drive

Abstract

[Resumen] Los sistemas de transmisión Harmonic Drive son muy utilizados en sistemas robóticos donde se requieren altas precisiones de trabajo. Este es el caso de los exosqueletos utilizados para la rehabilitación y asistencia de personas con problemas de movilidad. En la bibliografía existen diversos modelos de sistemas de transmisión Harmonic Drive, pero generalmente estos modelos son considerados de forma aislada, sin tener en cuenta su interacción con el entorno en el que son utilizados. Debido a la interacción que existe entre los exoesqueletos y las personas, es importante considerar los elementos de la transmisión de movimiento como una parte integral del sistema. Con este objetivo, en este artículo se presenta la inclusión de los sistemas Harmonic Drive dentro de una formulación topológica para la simulación de sistemas multicuerpo. El uso de coordenadas relativas hace que esta formulación sea especialmente idónea para el diseño de algoritmos de control para exoesqueletos donde los actuadores transmiten el movimiento a través de sistemas de transmisión Harmonic Drive. La formulación se ha implementado en Simulink y se ha presentado un ejemplo de control de posición en un modelo de exoesqueleto de una pierna con actuación en la cadera y la rodilla.