Control de fuerza por impedancia y estudio de un sensor de fuerza para una prótesis de mano de nueve grados de libertad

Abstract

En este documento se presenta una alternativa de solución para el control de fuerza de una mano robótica de nueve grados de libertad, mediante una estrategia de control la cual permite controlar la fuerza ejercida a través de ajustes en posición, esta es denominada “Control de fuerza por impedancia con realimentación de fuerza”, para la cual se hizo la selección del sensor de fuerza correspondiente. En la parte inicial del trabajo se exponen los modelos de la mano robótica necesarios para implementar la estrategia de control ya mencionada. Posteriormente se realizó la selección del sensor de fuerza que sería más favorable para la implementación real de la mano, abordando así mismo el problema del deslizamiento y planteando dos diferentes posibles soluciones para éste. Se realizó igualmente la obtención de la ecuación de control de fuerza para la mano. Subsecuentemente se exponen los esquemas y los bloques funcionales que se desarrollaron en MATLAB para realizar la simulación del control de fuerza, haciendo uso del control de posición expuesto previamente en el articulo “Modelado geométrico y dinámico de una prótesis de mano” [1], para garantizar el acople mecánico necesario que debe existir entre la mano y el objeto manipulado como fase previa para implementar correctamente la estrategia de control de fuerza; además de ilustrar como es el tipo de señales características de la fase de control de fuerza. Finalmente se presentan las señales obtenidas cómo respuesta ante diferentes valores de rigidez, los cuales representan simbólicamente diferentes objetos y factores importantes en la manipulación como el deslizamiento.