Diseño mecánico y optimización de un exoesqueleto
Tutor/a - Director/a
Estudiant
Dávila Mora, Mario
Tipus de document
Treball Final de Grau
Data
2023
rights
Accés obert
Editorial
Universitat Politècnica de Catalunya
Titulacions
UPCommons
Resum
Aquest treball consisteix en el disseny mecànic d'un exoesquelet mitjançant SolidWorks, concretament del tren inferior. El disseny en qüestió és de caràcter multidisciplinar en el qual es combinen les branques de l'enginyeria i la medicina, innovador ja que aporta solucions a aspectes de la mobilitat pel que fa al gir de l'usuari mai abans vistes i està orientat al desenvolupament tecnològic ja que té a compta els següents avenços que es donaran per part de certes empreses en els propers anys, com la transmissió d'informació mitjançant xips inserits al cervell.
Cal destacar que s'ha primat l'adaptabilitat de l'exoesquelet als diferents usuaris, per això s'ha fet d'alçada variable i s'ha tingut molt en compte la fabricabilitat de cadascuna de les peces, principalment mitjançant mecanitzat, cosa que també queda reflectida als plànols d'aquestes.
Pel que fa al tema elèctric, no s'indaga gaire en aquest aspecte ja que no és la meva especialitat, encara que es fan càlculs per dimensionar la bateria i es té en compte el connexionat de motors entre si.
Un dels punts clau del treball ha estat la validació tant dels diferents motors seleccionats, primer mitjançant càlculs manuals i posteriorment fent servir 'Motion', com de peces crítiques, que s'han posat sota les condicions límit per veure que no pateixin deformacions plàstiques mitjançant anàlisis estàtics, a través de 'Simulation'. També s'han optimitzat algunes peces mitjançant anàlisis topològics a partir d'aquest mateix complement, amb la finalitat de reduir-ne la massa sense alterar-ne les propietats mecàniques ni la funcionalitat del conjunt.
Així mateix el treball finalitza amb un pressupost aproximat del conjunt obtingut a partir de SolidWorks 'Costing', un anàlisi de l'impacte ambiental i un renderitzat fet amb 'Photo View 360' per observar de forma el més realista possible com seria l'exoesquelet a la vida real.
Este trabajo consiste en el diseño mecánico de un exoesqueleto mediante SolidWorks, concretamente del tren inferior del mismo. El diseño en cuestión es de carácter multidisciplinar en el que se combinan las ramas de la ingeniería y la medicina, innovador ya que aporta soluciones a aspectos de la movilidad en cuanto al giro del usuario nunca antes vistas y está orientado al desarrollo tecnológico ya que tiene en cuenta los siguientes avances que se van a dar por parte de ciertas empresas en los próximos años, como la transmisión de información mediante chips insertados en el celebro.
Cabe destacar que se ha primado la adaptabilidad del exoesqueleto a los diferentes usuarios, para ello se ha hecho de altura variable y se ha tenido muy en cuenta la fabricabilidad de cada una de las piezas, principalmente mediante mecanizado, cosa que también queda reflejada en los planos de estas.
Respecto al tema eléctrico, no se indaga mucho en ese aspecto ya que no es mi especialidad, aunque se realizan cálculos para dimensionar la batería y se tiene en cuenta el conexionado de motores entre sí.
Uno de los puntos clave del trabajo ha sido la validación tanto de los distintos motores seleccionados, primero mediante cálculos manuales y posteriormente usando ‘Motion', como de piezas críticas, que se han puesto bajo las condiciones límite para ver que no sufran deformaciones plásticas a través de análisis estáticos, usando ‘Simulation'. También se han optimizado algunas piezas mediante análisis topológicos a partir de este mismo complemento, con la finalidad de reducir la masa de las mismas sin alterar las propiedades mecánicas ni la funcionabilidad del conjunto.
Así mismo el trabajo finaliza con un presupuesto aproximado del conjunto obtenido a partir de SolidWorks ‘Costing', un análisis del impacto ambiental y un renderizado hecho con ‘Photo View 360' para observar de forma lo más realista posible como seria el exoesqueleto en la vida real.
This work consists in the mechanical design of an exoskeleton using SolidWorks, specifically its lower body. The design in question has a multidisciplinary nature in which the branches of engineering and medicine are combined, it is innovative since it provides solutions to aspects of mobility in terms of the user's rotation that have never been seen before and it is oriented towards technological development since it considers the following advances that will be made by certain companies in the coming years, such as the transmission of information through chips inserted in the brain.
It should be noted that the adaptability of the exoskeleton to different users has prevailed, for this reason it has been made of variable height and it has been highly considered the manufacturability of each one of the pieces, mainly by machining, which is also reflected in the drawings of these.
Regarding the electrical issue, not much is investigated in this aspect since it is not my specialty, although calculations are made to size the battery and the interconnection of motors has been considered.
One of the key points of the project has been the validation of the different motors has been selected, first through manual calculations and later using 'Motion', as well as critical parts, which have been placed under limit conditions to see that they do not suffer plastic deformation through static analysis, using 'Simulation'. Some parts have also been optimized through topological analysis from this same complement, with the aim of reducing their mass without altering the mechanical properties or the functionality of the set.
Likewise, the work ends with an approximate budget of the set obtained from SolidWorks 'Costing', an environmental impact analysis and a rendering made with 'Photo View 360' to observe as realistically as possible what the exoskeleton would be like in real life.
