Diseño de mecanismos de orientaciones con restitución de tacto activo en dispositivos hápticos

Résumé

Los dispositivos hápticos son un tipo especial de robots, diseñados para proporcionar a un usuario percepción de tacto activo en su interacción con entornos virtuales o remotos. De forma general, esta interacción requiere movimientos tanto de traslación como de orientación de la herramienta manipulada para explorar o manipular el entorno. A día de hoy, la restitución de tacto activo en dispositivos hápticos se encuentra notablemente menos desarrollada en las componentes de orientaciones que en las de traslaciones. Por este motivo, este trabajo se centra en el diseño de mecanismos de orientaciones con restitución de tacto activo. Habitualmente los dispositivos hápticos están concebidos para ser agarrados por el usuario con la mano. Por este motivo en primer lugar se ha realizado un estudio biomecánico de la mano humana, derivándose criterios que posteriormente se aplicarán al diseño de los mecanismos. A continuación se examinan de forma analítica los distintos problemas, tanto teóricos como prácticos, asociados al diseño de los mecanismos de orientaciones bajo los criterios establecidos. Las mayores dificultades aparecen en los dispositivos de gran espacio de trabajo que de forma conjunta restituyen fuerzas y pares. Esto se debe por un lado a la presencia de singularidades en el interior del espacio de trabajo y por otro lado, en parte, a las limitaciones impuestas por la tecnología actual de actuadores. Partiendo de las necesidades planteadas por distintas aplicaciones reales en los ámbitos de la cirugía mínimamente invasiva y el diseño en aeronáutica, se proporcionan distintas soluciones apoyadas en una extensa revisión bibliográfica. Además, se aporta también una solución alternativa al diseño mecánico, basada en técnicas de sustitución sensorial y pseudo-háptics. Varias de las soluciones propuestas por este trabajo han sido probadas con éxito en distintos prototipos, y el resto están en fase de prototipado en estos momentos.