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[Resumen] Durante los últimos años la fabricación aditiva se está posicionando como una tecnología atractiva por su sencillez y accesibilidad en el mercado, posibilitando la extrusión de diferentes materiales. Sin embargo, las dimensiones del área de trabajo y las limitadas capacidades de extrusoras comerciales de pequeñas dimensiones están derivando en la investigación y puesta en marcha de máquinas más grandes con una mayor tasa de deposición de material. Este artículo describe una nueva celda robótica automatizada para la extrusión de materiales termoplásticos en formato de granza o pellet siendo posible la extrusión de material a alta tasas de deposición. En este sentido, el artículo define la arquitectura de la celda robótica, el interfaz de usuario y los resultados preliminares. Además, se ha desarrollado el gemelo digital para la monitorización del proceso de una manera virtual. Finalmente, el artículo describe un nuevo software registrado en el que se puede analizar las variables del proceso o el comportamiento del material impreso., [Abstract] During the last years, the additive manufacturing is becoming an attractive technology due to simplicity and market accessibility enabling the extrusion of different materials. However, the workspace requirements and the limitation of the small commercial extruders, are leading to research and develop big machines with higher material feed rate. This article describes a new robotic cell for extruding thermoplastic material in pellet format, being able to deposit high material feed rate. In this sense, this article defines the architecture of the cell, the user interfaces for controlling and monitoring the robotic cells and the preliminary results. Furthermore, a digital twin (DT) has been developed to monitor the process virtually. Finally, the paper describes a new registered software in which the data process or the behaviour of the printed material after testing can be shown.

[ES] En este trabajo se presenta un dispositivo de rehabilitación innovador por su flexibilidad y eficiencia denominado Universal Haptic Pantograph (UHP). Este robot, gracias a su estructura multi-configurable permite la rehabilitación del miembro superior con un único dispositivo. Además, se ha diseñado con la habilidad de realizar diferentes tareas asistivas y resistivas, pudiendo así adaptarse al estado de recuperación del paciente. Finalmente, el software Telereha genera un entorno de realidad virtual que facilita la ejecución del ejercicio y aumenta la motivación del paciente. El sistema de control del robot se ha implementado entiempo real con el fin de garantizar la correcta ejecución de las tareas de rehabilitación. Usando este sistema, se han realizado diferentes ensayos experimentales. Los resultados demuestran que el robot de rehabilitación UHP funciona correctamente con diferentes tareas de rehabilitación, realizando movimientos suaves y seguros que garantizan la seguridad del usuario., [EN] This work presents an innovative rehabilitation device called Universal Haptic Pantograph (UHP). This robot, thanks to its multi-configurable structure allows the rehabilitation of all joints of the upper limb with a single mechanical device. In addition, it has been designed with the ability to perform dierent assistive and resistive tasks, allowing its adaptation to the recovery status of the patient. Finally, a support software, the Telereha generates a virtual reality environment, facilitating the execution of the exercise, while increasing the motivation of the patient. For the correct execution of the rehabilitation tasks the proposed algorithms have been implemented in real time. Also, dierent experimental tests have been carried out. Observing the results, it is concluded that the UHP rehabilitation robot works correctly with dierent rehabilitation tasks.

[ES] En este trabajo se presenta un dispositivo de rehabilitación innovador por su flexibilidad y eficiencia denominado Universal Haptic Pantograph (UHP). Este robot, gracias a su estructura multi-configurable permite la rehabilitación del miembro superior con un único dispositivo. Además, se ha diseñado con la habilidad de realizar diferentes tareas asistivas y resistivas, pudiendo así adaptarse al estado de recuperación del paciente. Finalmente, el software Telereha genera un entorno de realidad virtual que facilita la ejecución del ejercicio y aumenta la motivación del paciente. El sistema de control del robot se ha implementado entiempo real con el fin de garantizar la correcta ejecución de las tareas de rehabilitación. Usando este sistema, se han realizado diferentes ensayos experimentales. Los resultados demuestran que el robot de rehabilitación UHP funciona correctamente con diferentes tareas de rehabilitación, realizando movimientos suaves y seguros que garantizan la seguridad del usuario., [EN] This work presents an innovative rehabilitation device called Universal Haptic Pantograph (UHP). This robot, thanks to its multi-configurable structure allows the rehabilitation of all joints of the upper limb with a single mechanical device. In addition, it has been designed with the ability to perform dierent assistive and resistive tasks, allowing its adaptation to the recovery status of the patient. Finally, a support software, the Telereha generates a virtual reality environment, facilitating the execution of the exercise, while increasing the motivation of the patient. For the correct execution of the rehabilitation tasks the proposed algorithms have been implemented in real time. Also, dierent experimental tests have been carried out. Observing the results, it is concluded that the UHP rehabilitation robot works correctly with dierent rehabilitation tasks.

[Resumen] Con el fin de controlar adecuadamente los robots de rehabilitación, es imprescindible conocer la fuerza y el movimiento de interacción entre el usuario y el robot. Sin embargo, la medición directa a través de sensores de fuerza y posición no sólo aumenta la complejidad del sistema, sino que eleva el coste del dispositivo. Como alternativa a la medición directa, en este trabajo, se presentan nuevos estimadores de fuerza y movimiento para el control del robot de rehabilitación de extremidades superiores Universal Haptic Pantograph (UHP). Estos estimadores están basados en el modelo cinemático y dinámico del robot UHP y en las mediciones de sensores de bajo coste. Con el objetivo de demostrar su eficacia, se han realizado varias pruebas experimentales. Estas pruebas comparan la respuesta del controlador con sensores adicionales y con los nuevos estimadores de fuerza y movimiento. Los resultados han revelado que el rendimiento del controlador es similar con los dos enfoques (inferior a 1N de diferencia en el error cuadrático medio). Esto indica que los estimadores de fuerza y movimiento propuestos pueden facilitar la implementación de controladores de robots de rehabilitación.

[Resumen] Una de las tareas más críticas de la robótica de rehabilitación es controlar la interacción entre el robot y el paciente. El diseño de un controlador adecuado y robusto requiere de un modelo preciso del robot, por ello, en este trabajo se presenta el modelo cinemático y dinámico del UHP. El Universal Haptic Pantograph (UHP) es un robot de rehabilitación configurable, idóneo para realizar ejercicios de brazo y/o muñeca, siendo este último el objetivo de este artículo. Para resolver el modelo cinemático, se emplean ecuaciones de cierre vectoriales, mientras que se aplica la formulación Lagrangiana para estimar la fuerza de interacción. Con el fin de demostrar la eficiencia del modelo, se han realizado varias pruebas experimentales. Los resultados demuestran que el error medio de movimiento es de 1mm, mientras que el error estimado de fuerza es menor del 10%.

The design of a stable and robust force controller is one of the most important and difficult tasks in rehabilitation robotics. In previous works, the Universal Haptic Pantograph (UHP) was presented as an alternative to conventional arm rehabilitation after a stroke. This robot is composed by a Series Elastic Actuator (SEA) and a Pantograph. In this work an enhanced force control for the UHP is presented. The proposed controller uses the robot model to estimate the contact force without direct measurement and to compensate nonlinearities in the actuators. In order to prove the effectiveness of the approach, several tests are carried out in simulation and experimentally. Results reveal that mean of tracking errors between desired and actual force is smaller than 0.1 N, which is significantly improved compare to that (around 2.5 N) shown in previous results of UHP, indicating that the proposed force control is likely to enhance haptic performance of the UHP.