KnE Engineering

ISSN: 2518-6841

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Diseño y Simulación Mecánica de un Actuador Hidráulico Rotativo Sumergible Para Aplicación en Hidroterapia/Design and Mechanical Simulation of a Submersible Rotary Hydraulic Actuator for Hydrotherapy Application

Published date: Jan 26 2020

Journal Title: KnE Engineering

Issue title: VI Congreso Internacional De La Ciencia, Tecnología, Emprendimiento E Innovación 2019

Pages: 64–78

DOI: 10.18502/keg.v5i2.6221

Authors:

M. Pérez Bayasmiguel.perez@espoch.edu.ecFacultad de Mecánica, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Panamericana Sur km 1 ½, Riobamba, Ecuador

S. CobaFacultad de Mecánica, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Panamericana Sur km 1 ½, Riobamba, Ecuador

E. PozoFacultad de Mecánica, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Panamericana Sur km 1 ½, Riobamba, Ecuador

M. OrdoñezFacultad de Mecánica, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Panamericana Sur km 1 ½, Riobamba, Ecuador

Abstract:

El presente trabajo demuestra el proceso en la investigación inicial para el desarrollo de un actuador giratorio hidráulico para fines terapéuticos. El dispositivo se basa en la necesidad de un aparato motor aplicable a la rehabilitación de lesiones de rodilla, con la capacidad de ser usado en la hidroterapia, para lo cual se realiza una revisión bibliográfica y se define el comportamiento del actuador en función a los fenómenos de presión y flujo, definiendo así las funciones para el par y la velocidad del actuador. En una primera etapa, se presenta un modelo simplificado del actuador, para luego simular el comportamiento mecánico de los componentes con la ayuda de un software de análisis de elementos finitos. Concluyendo con la validación de los elementos principales del actuador, llamados eje y aleta, sometidos a los parámetros delimitados para la aplicación, dejando la base de un modelo del mecanismo útil para el cálculo de la dinámica del sistema como siguiente paso de la investigación.

The present work demonstrates the process in the research and development of a hydraulic rotary actuator for therapeutic purposes. The device is based on the need for a motor apparatus applicable to the rehabilitation of knee injuries, with the ability to be used in hydrotherapy, for which a literature review is performed and the behavior of the actuator is defined depending on the pressure and flow phenomena, thus defining the functions for the torque and speed of the actuator. In the first stage, a simplified model of the actuator is presented, to proceed to simulate the mechanical behavior of the components with the help of finite element analysis software. Concluding with the validation of the main elements of the actuator, called axis and fin, subject to the parameters defined for the application, leaving the basis of a model of the mechanism useful for calculating the dynamics of the system as the next step of the investigation.

Palabras claves: Actuador rotatorio, Simulación, Diseño, Mecánica hidráulica.

Keywords: Rotary actuator, Simulation, Design, Hydraulic Mechanics.

References:

[1] M. I. V. Orselli and M. Duarte, “Joint forces and torques when walking in shallow water,” J. Biomech., vol. 44, no. 6, pp. 1170–1175, 2011.

[2] J. Watton, ”Modelling, Monitoring and Diagnostic Techniques for Fluid Power Systems”. Springer-Verlag London Limited 2007.

[3] W. E. Prentice, Técnicas de rehabilitación en medicina deportiva, vol. 44. Editorial Paidotribo, 2001.

[4] D. Ledia, H. G. García, D. Cruz, M. R. García, D. Isabel, and G. Fuentes, “Laboratorios de Anticuerpos y Biomodelos Experimentales ARTICULACIÓN DE LA RODILLA Y SU MECÁNICA ARTICULAR,” vol. 7, no. 2, pp. 100–109, 2003.

[5] H. Khan, “Development of a lightweight on-board hydraulic system for a quadruped robot. DEVELOPMENT OF A LIGHTWEIGHT ON-BOARD HYDRAULIC SYSTEM,” no. May 2015, 2016.

[6] V. Karanović, M. Jocanović, V. Jovanović, “ Review of Development Stages in the Conceptual Design of an Electro-Hydrostatic Actuator for Robotics”, Acta Polytechnica Hungarica, vol. 11, 2014.

[7] N. G. Tsagarakis, M. Laffranchi, B. Vanderborght, and D. G. Caldwell, ”A Compact Soft Actuator Unit for Small Scale Human Friendly Robots,” in Robotics and Automation, ICRA’09, IEEE International Conference on, 2009, pp. 4356–4362.

[8] A. Esser and H.-C. Skudelny, ”A New Approach to Power Supplies for Robots,” Industry Applications, IEEE Transactions on, Vol. 27, pp. 872–875, 1991.

[9] L. Jose, “MODELACIÓN Y SIMULACIÓN DE UN ACTUADOR HIDRÁULICO PARA UN SIMULADOR DE MARCHA NORMAL,” Pontificia Universidad Catolica de Perú, 2012.

[10] K. Amundson, J. Raade, N. Harding, and H. Kazerooni, ”Hybrid Hydraulic-Electric Power Unit for Field and Service Robots,” in Intelligent Robots and Systems, (IROS 2005) 2005 IEEE/RSJ International Conference on, 2005, pp. 3453–3458.

[11] K. Rydberg, “Feedbacks in Hydraulic Servo Systems,” no. February, 2016.

[12] C. J. RENEDO, “Neumática e Hidráulica,” l{\’\i}nea]. Available from: http://personales.unican.es/renedoc/ Trasparencias{%}20WEB/Trasp{%}20Neu, vol. 12, 2006.

[13] F. Roca, “Oleohidráulica básica. Diseño de circuitos,” Edicions UPC, 1997.

[14] B. Burbidge, “Sistema Hidraulico,” Superando las antinomias la Total. Infin., 2016.

[15] S. R. Majumdar, Sistemas Neumáticos, Principios y Mantenimiento. Mc Graw Hill.

[16] B. Mutton, “Aplicaciones de la Neumatica.” pp. 84–86, 2008.

[17] FESTO, “Actuadores giratorios con aleta basculante DRVS,” 2018. [Online]. Available: https://www.festo. com/cms/es-ve_ve/53717.htm

[18] H. Stewart, “Hydraulic and Pneumatic Power Systems,” Aviat. Maint. Tech. Handb. - Airframe, p. 600, 1977.

[19] S. M. Richard, Hydraulic Handbook, no. June. 1968.

[20] D.; B. S. and M. T. Merkle, Hydraulics, Basic Level. 2003.

[21] U. De Limoges and J. A. Perrin, “Modeling, simulation and robust control of an electro-pneumatic actuator for a variable geometry turbocharger,” no. Ed 526, 2018.

[22] S. De Versailles and E. A. U. D. V. Saint, “Mathematical Modeling of an electro-hydraulic actuator for humanoid,” vol. 16, 2017.

[23] Y. Efe, “Dynamic Model of a Hydraulic Servo System for a Manipulator Robot,” 2014.

[24] G. Maldonado, ”Desarrollo de un prototipo de Andador-Exoesqueleto de 6 Grados de Libertad para la rehabilitación física de miembros inferiores dentro del Grupo de Investigación en Bioingeniería GIEBI”, Trabajo de Titulación, Maestría en sistemas de Control y Automatización, ESPOCH 2019.

[25] M. Veras, M. Duarte, “Joint forces and torques when walking in shallow water”, Institute of Physics and School of Physical Education and Sport, University of São Paulo, São Paulo, Brazil, Journal of Biomechanics, Volumen 44, Issue 6, 2011.

[26] Dassault Systemes, “Análisis FEA.” [Online]. Available: https://www.solidworks.es/sw/education/ 9624_ESN_HTML.htm. [Accessed: 28-Mar-2019].

[27] ANSYS, “CFD.” [Online]. Available: https://www.nysplm.com/ansys/calculo-fluidos-cfd.php

[28] Portal de la Asociación de la Industria Eléctrica-electrónica Chile [Página principal en Internet], [actualizada en 2018]. [aprox. 7 pantallas]. Disponible en: http://www.aie.cl

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