Problemas y diseño conceptual de un dispositivo accionado por cable para asistencia de hombro, codo y muñeca - Morales Cruz, Cuauhtémoc; Ofanaike, Earnest; Ceccarelli, Marco (Anales de Ingeniería Mecánica, 2025)
Este trabajo ofrece un análisis del problema del movimiento asistido en relación con la anatomía del brazo humano, así como el diseño conceptual de un dispositivo actuado por cables destinado a ejercitar el movimiento asistido en las articulaciones de la muñeca, el codo y el hombro. El diseño propuesto se centra en satisfacer la necesidad de ejercitar a personas que requieren apoyo en la movilidad de estas tres articulaciones, particularmente en el contexto de la asistencia domiciliaria. Basado en un mecanismo paralelo impulsado por cables, el dispositivo está concebido para ser ligero, portátil y adaptable a las necesidades específicas de cada usuario. El análisis del movimiento del brazo humano considera su estructura ósea, analizando las dimensiones, la disposición de los músculos, los grados de libertad y el tipo de articulaciones. Se describen detalladamente la configuración y orientación de los ejes de referencia que permiten examinar los movimientos que el brazo humano puede realizar. Además, se especifican las dimensiones del brazo y el rango de movimiento que deben tenerse en cuenta en la propuesta de diseño del dispositivo de asistencia motriz. La propuesta de diseño se fundamenta también en la experiencia acumulada con el uso del L-CADEL v4, un dispositivo ligero actuado por cables para el movimiento asistido de la articulación del codo. Se presentan experiencias que ilustran la secuencia de uso y funcionamiento del dispositivo al ejercitar el brazo de una persona sana, así como el comportamiento de las variables de movimiento y el consumo de energía del dispositivo, evidenciando su eficacia en la realización de la tarea. Una de las innovaciones más significativas de esta propuesta en comparación con versiones anteriores es la incorporación del movimiento del hombro y la muñeca, lo que amplía las capacidades del prototipo anterior, que solo se enfocaba en la articulación del codo. Esta mejora permite al usuario realizar ejercicios más integrales, esenciales para la movilidad y el fortalecimiento muscular de las personas. A partir del análisis mecánico del movimiento del brazo, junto con experiencias previas e información de la literatura sobre dispositivos similares, se presenta un análisis detallado de los requisitos de diseño y operación del dispositivo, con un enfoque centrado en el usuario y el operador. Además, la propuesta contempla dos configuraciones intercambiables, cada una con sus ventajas y desventajas: la primera utiliza un solo motor para controlar las tres articulaciones, mientras que la segunda propone un motor independiente para cada articulación, lo que permite un control más específico y adaptado a las necesidades del usuario.