SIMULACIÓN Y ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE UNA SILLA/EXOESQUELETO (SIMULATION AND STRUCTURAL ANALYSIS OF A CHAIR/EXOSKELETON)

Luis I. Solórzano Caballero, Amparo D. Palomino Merino, Fernando Reyes Cortés, César Martínez Torres, Rogelio Pérez Santiago, Gibran Etcheverry

Resumen


Esta investigación evalúa el diseño mecánico de un exoesqueleto de tipo pasivo para extremidades inferiores del cuerpo comúnmente denominado “chairless-chair” cuyo objetivo es disminuir el cansancio físico y las lesiones musculo-esqueléticas en áreas laborales. Mediante simulaciones se realizó un análisis estructural y de pandeo con el propósito de examinar los componentes del mecanismo los cuales soportan y transmiten el peso del usuario hacia el piso, para establecer bajo qué condiciones de carga la silla/exoesqueleto cumple con los requisitos de resistencia. Asimismo, se analizó el comportamiento estructural de la silla/exoesqueleto considerando que para su fabricación se utilizan tres materiales distintos al aluminio (acero, plástico ABS, y polímero reforzado con fibra de carbono); los resultados demuestran que el aluminio es el material más adecuado porque presenta un equilibrio entre ligereza, rigidez, aspectos económicos, y resistencia a fallar por pandeo; además, soporta eficientemente al usuario estándar cuando este está sentado sobre la silla/exoesqueleto.

This research evaluates the mechanical design of a passive lower extremities exoskeleton commonly called “chairless-chair”, which objective is to decrease physical fatigue and skeletal-muscle injuries mainly in labor areas. Through simulations a structural and a buckling analysis were made with the purpose of examine the components of the mechanism which support and transmit the user’s weight to the floor in order to establish under what load conditions the exoskeleton/chair meets the resistance requirements. Besides this, the structural behavior of the exoskeleton/chair was analyzed considering that for its manufacturing three materials other than aluminum were used (steel, ABS plastic, and carbon fiber reinforced polymer); the results show that aluminum is the most suitable material since it presents a balance between lightness, rigidity, economical aspects, and resistance to a buckling failure; in addition, it efficiently supports to the standard user when this is sitting on the exoskeleton/chair.


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