In this thesis, is detailed the process of obtaining the mathematical model of an exoskeleton, as well the parts that make up "dynamic and kinematic model" and the physical variables involved (mass of links, reduction factors, number of joints, forces Inertial) in the formulation of this model. The gait dynamic is analyzed based on previous studies published in the literature and these are justified realizing a brief study. The human gait is analyzed based on several subjects, using a device built on inertial sensors (accelerometers and gyroscopes), so that comparison can be made to justify the dynamics. For the above, a polynomial approximation has been performed, obtaining the reference signals. Once the mathematical model and reference signals for the system has been obtained, a simulation using Matlab ™ Simulink is performed, using unconventional control techniques such as: fuzzy logic and slide mode control of their variants in higher order. The results obtained are analyzed to determine the best techniques to be implemented in the prototypes built. Finally a scale prototype is built and a model designed for a person 1.56m of height (real system) is built. In this prototype the control tests are carried out using slide mode control and their variants of higher order. The results of the implementation are presented and some observations are made about the implications of building a realized system.
En esta tesis, se detalla el proceso de obtención del modelo matemático de un exoesqueleto, así como las partes que lo componen “modelo dinámico y cinemático” y las variables físicas involucradas (masa de eslabones, factores de reducción, número de articulaciones, fuerzas inerciales) en cada parte que integran la formulación de este modelo. Se analiza la dinámica de marcha en base a estudios previos reportados en la literatura y se justifican realizando un estudio breve. Se analiza la marcha de varios sujetos empleando un dispositivo construido a base de sensores inerciales (acelerómetros y giroscopios), de tal manera, que es posible realizar una comparación para justificar la dinámica. Para lo anterior se realiza una aproximación polinomial, con la que se obtienen las señales de referencia. Una vez que se obtiene el modelo matemático y las señales de referencia para el sistema, se desarrolla mediante Matlab™ Simulink, una simulación empleando técnicas avanzadas de control como lo son: lógica difusa y el control por modos deslizantes, incluyendo sus variantes en orden superior. Los resultados obtenidos son analizados para determinar cuáles técnicas serán implementadas en los prototipos construidos. Finalmente se construye un prototipo a escala (sistema a escala) y un modelo diseñado para una persona de una altura de 1.56m (sistema real). En dicho prototipo se realizan las pruebas de control empleando el control con modos deslizantes y sus variantes de orden superior. Se presentan los resultados de la implementación y se realizan observaciones sobre algunas implicaciones del hecho de construir un sistema de tamaño real.
