El presente trabajo presenta un modelo biomecánico del cuerpo en el plano sagital que permite estimar las fuerzas internas presentes durante la ejecución de la técnica de recepción baja básica en el vóley. De igual manera, se presenta el diseño de un módulo de ensayos experimentales que permita realizar la validación del modelo propuesto. En la etapa inicial se realizó un breve estudio sobre modelos biomecánicos del cuerpo así como métodos para realizar su validación que posean un enfoque deportivo. De esta manera se propuso un modelo biomecánico que cuenta con seis segmentos articulados en cadena y que permite analizar el movimiento deseado. Luego se procedió a realizar el diseño preliminar del módulo de ensayos, el cual consiste de un sistema de captura de movimiento basado en cámaras y seguimiento de marcadores, de un par de plataformas de fuerza y de un dispositivo lanzador de balones. El dispositivo lanzador de balones permite ajustar tanto la velocidad y el ángulo de lanzamiento del balón. Además, cuenta con un sistema de seguridad que impedirá el lanzamiento ante la presencia de obstáculos frente al dispositivo. El costo de fabricación del lanzador de balones asciende a S/. 4,000 aproximadamente, el cual incluye costos de diseño, fabricación y ensamble. Por último, se muestra el protocolo de ensayo que permite validar el modelo propuesto. Este protocolo explica la ubicación de los dispositivos para el ensayo, la preparación del sujeto de pruebas y el proceso para la recolección de información. Adicionalmente se explica cómo se procesa la información para obtener las variables deseadas y de esa manera poder realizar la validación deseada. El resultado del presente trabajo es la propuesta de un modelo biomecánico de seis segmentos articulados, así como el diseño de un módulo de pruebas experimentales para la validación de un modelo biomecánico. Además, se muestran los resultados obtenidos de un ensayo preliminar siguiendo el protocolo detallado utilizando los equipos con los cuales se contaba en el laboratorio LIBRA que muestra una validación preliminar del modelo propuesto. Este ensayo mostró que el modelo permitió estimar las fuerzas internas con un error menor al 20%, el cual se espera pueda ser mejorado al implementar el módulo de ensayos presentado. / Tesis

El presente trabajo presenta un modelo biomecánico del cuerpo en el plano sagital que permite estimar las fuerzas internas presentes durante la ejecución de la técnica de recepción baja básica en el vóley. De igual manera, se presenta el diseño de un módulo de ensayos experimentales que permita realizar la validación del modelo propuesto. En la etapa inicial se realizó un breve estudio sobre modelos biomecánicos del cuerpo así como métodos para realizar su validación que posean un enfoque deportivo. De esta manera se propuso un modelo biomecánico que cuenta con seis segmentos articulados en cadena y que permite analizar el movimiento deseado. Luego se procedió a realizar el diseño preliminar del módulo de ensayos, el cual consiste de un sistema de captura de movimiento basado en cámaras y seguimiento de marcadores, de un par de plataformas de fuerza y de un dispositivo lanzador de balones. El dispositivo lanzador de balones permite ajustar tanto la velocidad y el ángulo de lanzamiento del balón. Además, cuenta con un sistema de seguridad que impedirá el lanzamiento ante la presencia de obstáculos frente al dispositivo. El costo de fabricación del lanzador de balones asciende a S/. 4,000 aproximadamente, el cual incluye costos de diseño, fabricación y ensamble. Por último, se muestra el protocolo de ensayo que permite validar el modelo propuesto. Este protocolo explica la ubicación de los dispositivos para el ensayo, la preparación del sujeto de pruebas y el proceso para la recolección de información. Adicionalmente se explica cómo se procesa la información para obtener las variables deseadas y de esa manera poder realizar la validación deseada. El resultado del presente trabajo es la propuesta de un modelo biomecánico de seis segmentos articulados, así como el diseño de un módulo de pruebas experimentales para la validación de un modelo biomecánico. Además, se muestran los resultados obtenidos de un ensayo preliminar siguiendo el protocolo detallado utilizando los equipos con los cuales se contaba en el laboratorio LIBRA que muestra una validación preliminar del modelo propuesto. Este ensayo mostró que el modelo permitió estimar las fuerzas internas con un error menor al 20%, el cual se espera pueda ser mejorado al implementar el módulo de ensayos presentado.

Con la finalidad de que los deportistas realicen un buen desempeño en el campo, se busca siempre brindarles un adecuado entrenamiento, con herramientas que les ofrezcan una retroalimentación que permitan la mejora del rendimiento deportivo, así como la disminución de las probabilidades de sufrir una lesión. Sin embargo, la implementación de dichas herramientas tecnológicas en los centros deportivos es complicada debido a que estas son escazas y en muchas oportunidades costosas. Además, se requiere que el entrenador esté capacitado para interpretar y entregar adecuadamente la información obtenida a los deportistas. En ese contexto, en el Perú se viene estudiando el gesto de la recepción en vóleibol con el fin de mejorar el rendimiento deportivo. Un parámetro estudiado en este proyecto es la fuerza de contacto pie-piso para poder obtener los momentos en las articulaciones al realizar un análisis de dinámica inversa. Con el fin de cuantificar dicha fuerza se utilizan plataformas de medición; no obstante, el uso de estas plataformas tiene tres inconvenientes: son costosas, pesadas y restringen el movimiento del jugador durante la ejecución del gesto ya que este debe posicionar los pies dentro del área de medición. Buscando solucionar estos inconvenientes la presente tesis trata sobre el desarrollo de un sistema de medición de fuerzas verticales de contacto pie-piso que sea ligera, que no restrinja el movimiento del jugador y que su costo sea menor que los productos actuales similares. El sistema diseñado tipo wearable; es decir, que puede ser llevado en el cuerpo como una prenda o un accesorio, cuenta con tres partes principales. En primer lugar, posee una plantilla de calzado con sensores de fuerza integrados en ella. La plantilla está conformada por una capa inferior donde se ubican los sensores y una superior que cuenta con unos concentradores que distribuyen la fuerza ejercida por el jugador en todos los puntos de medición. En segundo lugar, el wearable posee una carcasa que se posiciona en la pierna de la persona y que contiene componentes electrónicos. Con estos se adquiere y procesa la información referente a las fuerzas verticales de contacto para calcular la fuerza resultante vertical y la posición del centro de presiones. Por último, se cuenta con una aplicación para celular la cual cumple con la función de interfaz gráfica para operar el sistema y para visualizar los datos obtenidos. La metodología para el diseño seguida consiste en la búsqueda de información correspondiente al estado del arte. Posteriormente, se proponen conceptos de solución para el problema tratado, de los cuales se escoge el óptimo. Luego se realizan los cálculos necesarios para una selección de los componentes mecánicos y electrónicos. Así también, se diseña el software para el procesamiento y visualización de los datos. Adicionalmente, se fabrica un prototipo para validar el funcionamiento del sistema diseñado y para encontrar oportunidades de mejora en él. Por último, se realizan las pruebas de validación de los resultados obtenidos por el prototipo.

Actualmente en el Perú, los técnicos profesionales junto con la selección peruana de voleibol femenino vienen realizando un trabajo arduo para conseguir un mejor posicionamiento en las competencias internacionales [1]. Además, el voleibol es un deporte colectivo de piso y regulado por la FIVB y según el técnico Mauro Marasciulo: “el movimiento de los pies es pieza clave en la ejecución de algunas técnicas como la de recepción” (Ver entrevista en Anexo A). Así mismo, otros países vienen haciendo un trabajo análogo pero con la aplicación de la biomecánica deportiva y el uso de instrumentos tecnológicos, los cuales permiten obtener datos precisos e información que a simple vista no se pueden observar durante el desarrollo de las técnicas propias de algún deporte [1, 2, 3]. Con el afán de complementar está disciplina del voleibol con la investigación, inclusión y desarrollo de la biomecánica deportiva la presente tesis diseña e implementa un sistema solución para la evaluación dinámica de los miembros inferiores, lo cual permita caracterizar biomecánicamente el movimiento el realizado por los pies de deportistas calificados durante la técnica de recepción básica baja del voleibol [4]. Este sistema cuenta con dos plataformas de fuerzas, las cuales son colocadas en una base portátil para poder trasportarlas a un ambiente donde se pueda realizar la evaluación de la técnica sin limitaciones. El diseño de la base portátil se realizó con un análisis previo del área de desplazamiento que una jugadora promedio de voleibol realiza durante el desarrollo de la técnica en mención para saber la distribución correcta de las plataformas. La toma de datos fue realizada desde la posición anterior que se debe adquirir para el impacto con el balón hasta la posición posterior a esta. Y se obtuvo como resultado una curva característica durante esta fase crítica de la técnica de recepción, además de un patrón en el desplazamiento del centro de gravedad en el desarrollo de la técnica. En todos los resultados de las evaluaciones realizadas se pudo observar que se realiza un pequeño impulso durante el corto acompañamiento que se realiza al impacto del balón en los antebrazos lo que es contrastado con la opinión especialista técnico (Ver ANEXO B:). Lo cual comprueba que la técnica es ejecutada de forma correcta, según lo mencionado por el técnico.

Durante el control del balance corporal es el cerebro quién, por medio de impulsos nerviosos transmitidos hacia los músculos de la columna, activa el movimiento de una persona generando un cambio en su posición. Sin embargo, con el paso de los años, dicha respuesta frente a este tipo de control se ve mermada, produciendo retrasos al momento en que la persona puede reaccionar frente a cambios repentinos respecto de su posición de equilibrio. Dicho decaimiento en la velocidad de reacción frente a una pérdida repentina del equilibrio corporal puede generar la ocurrencia de caídas, las cuales podrían derivar en consecuencias negativas. Bajo este enfoque, el Laboratorio de Investigación en Biomecánica y Robótica Aplicada (LIBRA) en conjunto con el investigador Dr. Peter Reeves (Sumaq Life LLC) propusieron la necesidad de conocer la velocidad a la que las personas pueden responder al realizar movimientos predecibles e impredecibles que los obliguen a perder su posición de equilibrio. La presente tesis desarrolla un sistema electrónico que permite medir, en tiempo real, el ángulo del movimiento del tronco mientras la persona realiza movimientos laterales (izquierda o derecha), los cuales son propuestos por una interfaz gráfica sobre la que se llevará a cabo el test de evaluación. Asimismo, con la necesidad de replicar dicha evaluación en distintos lugares se diseñó un sistema portable, el cual incluye todo el sistema contenido dentro de un único dispositivo lo cual facilita el desarrollo de la prueba. En el desarrollo de la presente, se utilizó un sensor inercial MPU6050 cuya señal es adquirida y procesada por un Microcontrolador Arduino Nano. Para el procesamiento de dicha señal se comparó el desempeño de un filtro Complementario y un filtro Kalman, ampliamente utilizados en este tipo de información. Dicho desempeño fue medido utilizando el sistema de referencia Mikrolar R3000 Rotopod. La interfaz gráfica fue desarrollada utilizando el microcontrolador Raspberry Pi 3B, el cual recibe el dato del movimiento realizado y muestra dicha información en la pantalla, esto con la finalidad que la persona conozca su desempeño actual. Finalmente, se asignó vital importancia al análisis del tiempo de respuesta del sistema completo, así como la búsqueda de reducir dicho tiempo de respuesta tal que no influya en el desempeño de la persona evaluada. Los tiempos obtenidos al final del desarrollo de la presente fueron de aprox. 30.2ms utilizando el filtro Complementario y de aprox. 25.2ms aplicando el filtro de Kalman, con lo cual se puede evidenciar que el sistema, en ambos casos, responde de forma óptima.

Para comparar cuánto produce un trabajador peruano en contraste con el resto del mundo, se analizó el aporte al Producto Bruto Interno que un trabajador produce por hora. Los resultados son alarmantes, por más que Perú ha gozado de uno de los crecimientos más altos en los últimos años, sin embargo, el promedio del aporte por hora trabajada es de 14 dólares. El país que lidera la región de Sudamérica es Uruguay, con 37 dólares aportados al PBI por hora trabajada. Potencias como Estados Unidos y Alemania generan 79 y 75 dólares respectivamente. Luxemburgo con 109 dólares es el país que más gana por hora trabajada, ubicándose en el puesto 1° de la lista mundial de trabajadores productivos. El año 2015 por primera vez las personas empleadas en China superaron a Perú con 12 dólares por hora de aporte. Por supuesto que este es un estudio objetivo que no toma en consideración las desigualdades económicas, tecnológicas, educativas, culturales y sociales entre cada país. Un estadounidense en Perú producirá menos que en su país por las diferencias mencionadas anteriormente, pero es el trasfondo de lo que estas diferencias significan, aquellas que impulsan a observar que el Perú tiene un problema de producción nacional de forma generalizada. Existe entonces, una necesidad de mejorar los tiempos de productividad en las empresas peruanas. La presente tesis se enfocará un sistema que optimice la productividad en el sector industria. Se propone un wearable integrable en un sistema de monitoreo laboral que permita la identificación y localización del personal. El diseño contempla un recolector de energía corporal, que, mediante elementos piezoeléctricos, transforma la energía cinética de una persona al caminar en energía eléctrica. Este sistema de recarga autosuficiente elimina el proceso de recarga convencional, despreocupando al usuario de que algún día se vaya a acabar la batería. El presente trabajo muestra las investigaciones preliminares para dar una solución al monitoreo laboral de forma óptima y llega hasta el diseño completo del wearable, incluyendo la mecánica, electrónica y los algoritmos de procesamiento principales. Finalmente se muestran las conclusiones, recomendaciones para una siguiente iteración y en los anexos una reflexión personal del punto de vista bajo el que se concibió el presente trabajo.