Design of a custom frame and fixtures for the March exoskeleton
Resumen
Actividades en nuestro día a día como levantarnos de un sofá o abrir una puerta pueden
suponer un gran obstáculo para gente con lesión en la médula espinal. La silla de ruedas
proporciona la movilidad necesaria a estas personas para poder desempeñar algunas de
sus tareas diarias. Sin embargo, tiene numerosas limitaciones.
Un nuevo sistema basado en un exoesqueleto aumenta la movilidad de la persona
parapléjica, simulando la forma de andar de una persona sana. Este tipo de tecnología
también es empleada en trabajos en los cuales existe una alta exigencia física: obreros,
trabajadores en fábricas, bomberos etc. Este proyecto se centrará en la aplicación de
exoesqueletos a personas parapléjicas.
En los últimos años, el desarrollo de estos dispositivos ha experimentado un gran
crecimiento. Numerosas compañías y universidades han invertido grandes cantidades de
dinero para construir exoesqueletos para pacientes con lesión en la médula espinal.
Algunos de los más conocidos son Mina [2], WPAL [3], Vanderbilt exoskeleton [4,5] o
el Rewalk [6] y Ekso [7].
En la interacción del exoesqueleto con el paciente se ha abierto un nuevo campo de
estudio. Este campo se denomina como la interacción humano-maquina y supone un
gran desafío debido a la complejidad de ambas partes. En este aspecto, los
exoesqueletos comerciales no consiguen satisfacer de forma plena las necesidades de las
personas que los llevan; continúan siendo mecanismos muy pesados, lentos, y originan
daños físicos en el contacto entre el exoesqueleto y la persona ( quebrantamiento de la
piel, puntos de presión, cambios en el flujo sanguíneo etc).
En este contexto, surge la necesidad de desarrollar un nuevo sistema más ligero y
eficiente que solucione alguno de los problemas anteriores. Este proyecto se centrará en
la conexión entre el paciente y el exoesqueleto teniendo en cuenta el estado fisiológico
de los huesos y músculos de una persona con lesión en la médula espinal. De esta forma
se podrá distribuir la presión a lo largo de las piernas de forma que no se produzcan
daños físicos como los citados anteriormente.Para este propósito, el objetivo de este proyecto será desarrollar un nuevo sistema de
fijaciones entre la pierna de la persona y el exoesqueleto MARCH. Este exoesqueleto forma parte de un proyecto de la Universidad de Delft y que competirá en los primeros
juegos mundiales de biónica de la historia en Zurich el 8 de Octubre de 2016. Every day activities such as standing up from a couch or opening a door, can be very
challenging for people that are physically handicapped. By making use of a wheelchair,
a large part of the users' mobility can be regained. However, this form of mobility can
still feel as a restriction. A new state-of-the-art solution to regain mobility is using a socalled
exoskeleton: an external harness, which will simulate or stimulate the natural
motion of the human body.
Next to increasing mobility of paraplegics, exoskeletons can be used for people working
under extreme conditions, such as fire fighters or heavy construction workers. By using
an exoskeleton, these heavy loads can be alleviated [1]. Although exoskeletons can be
used in multiple ways, this assignment will focus primarily on the development of an
exoskeleton for paraplegic patients.
Over the last years, the development of exoskeletons for paraplegic patients has
experimented a big growth with companies and research labs designing and evaluating
different kind of exoskeletons such as Mina [2], WPAL [3], Vanderbilt exoskeleton
[4,5]. Others have been already launched to the market such as the ReWalk [6] and the
Ekso [7].
With the development of the exoskeletons and its interaction with the paraplegic
patients, new fields of study and research have appeared in order to face and solve the
new challenges that these new devices represent in a daily life use. One of those is the
interaction human-machine and the difficulties paraplegic patients have to deal with
while wearing the exoskeleton. In the current state, these devices are heavy (around
23,5 kg the commercial ReWalk [8]) and don’t fully satisfy the comfort and
physiognomic necessities of the patients while using it, originating pressure ulcers or
skin damages due to the use of inappropriate fixtures with a bad load distribution within
the patient’s legs.
In this context, it comes the necessity of developing a lighter and more efficient
exoskeleton design that achieves those problems and makes a better integration between
the exoskeleton and the patient by having into account the current state of the bones and
muscles of the paraplegic patient loading the leg’s part that are stiffer and unloading the
weaker ones.
For this purpose, the aim of this project will be to develop a custom frame and fixtures
for an exoskeleton that is currently being developed by a student team at the TU Delft,
that improves the existing design and faces the problems mentioned before.Furthermore, this exoskeleton will compete in the first bionic world champion that will
take place in the 8th of October in Zurich [9].
Trabajo Fin de Máster
Design of a custom frame and fixtures for the March exoskeletonTitulación / Programa
Máster Universitario en Ingeniería IndustrialMaterias/ UNESCO
33 Ciencias tecnológicas3314 Tecnología médica
331402 Prótesis
3311 Instrumentación tecnológica
331110 Instrumentos médicos
Colecciones
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