Análisis cinemático en el diseño conceptual de un mecanismo tipo clúster para el desarrollo de una silla de ruedas eléctrica con capacidad de ascenso en escaleras rectas

Abstract

Este trabajo de tesis consistió en el análisis cinemático en el diseño conceptual de un mecanismo de seis grados de libertad tipo clúster para el desarrollo de una silla de ruedas eléctrica con capacidad de ascenso en escaleras rectas. Se consideró el diseño de un nuevo concepto por las dificultades en ascenso y descenso de escaleras que mantienen aún las personas con discapacidad limitadas de forma permanente para caminar hoy en día. El diseño conceptual propuesto cumplió con las normativas de edificación para una escalera recta sin descansos y de escalones uniformes, y consideró como usuarios a personas adultas de hasta 80 kg con capacidad de controlar el vehículo de manera autónoma. El análisis cinemático se estudió según unas transiciones planificadas entre estados que mantienen su estabilidad y que van desde el inicio del cambio a la modalidad para ascender sobre una escalera de 5 escalones rectos, hasta el final del cambio a la modalidad de silla de ruedas una vez ya ascendido. Los resultados almacenados de su simulación por medio de una herramienta de software matemático (Matlab), y según entradas a velocidad constante, mostraron que al sistema le tomará un total aproximado de 4 minutos y medio realizar todo el proceso mencionado. Asimiso, las posiciones almacenadas, la propuesta de masas y centros de masa, y Matlab permitieron simular análisis estáticos para aproximar cargas en la estructura del vehículo. Seguidamente, se estimaron factores de seguridad de sus componentes a partir del análisis de resistencia de sus materiales con ayuda de un software de ingeniería asistido por compuratoda (SolidWorks Simulation). Luego, las selecciones de actuadores, sensores, elementos de interacción hombre-máquina relevantes, y fuentes de alimentación eléctrica se efectuaron para satisfacer con los requerimientos cinemáticos en cada transición. Por último, se estimó que la batería puede proveer aproximadamente 29 minutos de autonomía para tareas de ascenso, mientras que para desplazamiento en superficies planas la autonomía puede alcanzar las 5 horas.