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Diseño mecánico de una prótesis activa transfemoralMedina Barrenechea, Samuel 12 May 2017 (has links)
Las prótesis activas de miembro inferior buscan ejercer sobre el muñón de la persona amputada movimientos y reacciones similares a las que produce un miembro sano. Esto se logra por medio de sistemas que brindan potencia a las articulaciones, a diferencia de las prótesis pasivas. La finalidad de reproducir movimientos y reacciones similares a la de un miembro inferior es reducir el costo metabólico que puede demandar el emplear una prótesis pasiva y reducir las lesiones en otras partes del cuerpo producto de requerir mayor esfuerzo y movimientos anormales para suplir la función que brinda un miembro inferior sano. El objetivo de este trabajo es presentar el diseño mecánico de una prótesis activa transfemoral. El diseño fue concebido para que la prótesis pueda realizar rutinas de marcha en estado activo. Para rutinas como bipedestación y sedestación la prótesis se comporta de forma pasiva.
El presente trabajo presenta un marco teórico de la marcha de la persona, las características de proyectos actuales de prótesis activas de miembro inferior, un método de obtención de reacciones en las articulaciones a partir de información obtenida de un análisis de marcha y la información de la persona modelo, la aplicación de la metodología de diseño empleada, el diseño de los sistemas de transmisión de potencia y de la estructura, la selección de componentes y el diseño preliminar del sistema de control. La prótesis diseñada se compone de cuatro partes, denominadas segmentos, y tres
articulaciones, de las cuales dos de ellas son activas. Cabe resaltar que se emplearon elementos de almacenamiento de energía para reducir el tamaño de los actuadores y reutilizar la energía emitida por cada articulación. / Tesis
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Diseño y construcción de un distractor ontogénico mandibular externo tridimensional de movimiento discretoOtiniano Chávez, Dany Martín 04 November 2017 (has links)
En el cuerpo humano a veces se presentan alteraciones en el esqueleto tanto en el
crecimiento como en el desarrollo del mismo en diversos grados, actualmente se
practican técnicas que tiene por objetivo la corrección de los crecimientos anormales que
se presentan en el esqueleto.
El objetivo del presente trabajo es la corrección de los crecimientos anormales que se
presentan en el maxilar inferior, la técnica a utilizar es la denominada distracción
osteogénica, esta técnica ha demostrado que la tracción gradual de los tejidos vivos crea
fuerzas que estimulan el crecimiento y la regeneración de los huesos.
Se diseñó y construyó un dispositivo, el cual logrará de manera satisfactoria una tracción
gradual sobre mandíbula inferior, ocasionando que esta modifique su geometría.
El diseño del dispositivo utilizó una “Metodología del diseño”, ésta es una técnica
reconocida, la cual nos garantiza que el dispositivo cumpla con todos los requerimientos
y restricciones necesarias para lograr la distracción osteogénica.
Los cálculos de las piezas del dispositivo denominado Distractor fueron verificados
utilizando el Método de los Elementos finitos (CAE).
También se presentan los planos del Distractor, los cuales sirvieron para la fabricación y
ensamble del mismo, las piezas se fabricaron en talleres nacionales. / Tesis
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Diseño y optimización de un arado reversible por gravedadRubio Valle, Alexis Enrique 08 February 2019 (has links)
El aumento en la producción agrícola de exportación ha incrementado la importación de
maquinaria agrícola de gran envergadura. Por otro lado, las zonas andinas del país
albergan empresas agrícolas cuyo producto tiene como destino el mercado interno. Ante
esto su demanda de maquinaria agrícola es distinta a las grandes empresas, no tan cara,
tanto en sus costos como en su mantenimiento. Esta demanda es cubierta por empresas
metalmecánica, fabricando esta maquinaria en forma artesanal. No se ha encontrado un
estudio serio y completo referido a este tipo de maquinaria agrícola, Solo se encuentran
planos de construcción realizados de forma artesanal y copiada una y otra vez por las
empresas metalmecánicas mencionadas. Debido a esto los objetivos trazados en el
presente proyecto son: Diseñar un arado reversible por gravedad, de tecnología
intermedia y hecho de los materiales más comunes y económicos, aplicando
correctamente los conceptos del diseño mecánico, las leyes de la mecánica, la ciencia de
los materiales y las matemáticas. Así también se busca el almacenamiento y
sistematización de la información acumulada durante el desarrollo del presente trabajo
(base de datos digitales de cálculos, planos de despiece y ensamble) y finalmente la
validación de los resultados durante y al final del proyecto. Los supuestos teóricos o
metodológicos en la que se sustenta el presente trabajo están en la obra Engineering
Design, a Systematic Approach escrito por Pahl and beits en el que explica cómo debido
a la compleja naturaleza de la tecnología moderna es ahora raramente posible para un
individuo lograr el diseño y desarrollo de un nuevo o mejor producto por sí solo. Para
incrementar la probabilidad de éxito de un producto, el proceso del diseño debe ser
planificado cuidadosamente y ejecutado sistemáticamente, en particular se necesita un
método de diseño en ingeniería el cual debe dividirse primero en fases y luego en distintas
etapas cada cual con su propio método de trabajo, con estos objetivos en mente es que
Pahl y beitz nos proporcionan un extensivo conjunto de conocimiento acerca del diseño
sistemático y sus principales fases: Planificación del producto y clarificación de la labor;
Diseño conceptual; Desarrollo o elaboración del proyecto y Diseño de detalle. Los
términos son usados en BS 7000, The Management of Product Design y publicados por
la British Standards Institution en 1989. Hay un progreso paso a paso del estado
cualitativo del proyecto al estado cuantitativo del proyecto y finalmente hay una
deliberada variación y combinación de los elementos solución de diferente complejidad.
El método o procedimiento realizado se resume en el siguiente Diagrama. / Tesis
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Diseño de una prótesis de antropomórfica de mano para pacientes con amputación transradial basada en materiales viscoelásticosVargas Calixto, Carlos Alberto Johann 09 March 2017 (has links)
En la presente tesis se propone, el diseño mecatrónico de una prótesis de mano, para
pacientes con amputación transradiaL la cual pennitirá al usuario el control de esta
nueva extremidad por medio de una mterfuz de electroencefulogra:fia que predecirá
las acciones y deseos del usuario y comunicándose con el controlador de la prótesis
llevará a cabo dicha tarea.
El presente diseño ha sido basado en estudios antropomórficos y biomecánicos de la
mano humana. Consideraciones, cálculos, comparaciones y justificaciones son
presentados en el presente documento. Así se logró un diseño capaz de someterse
hasta 1 O kgf de carga con sólo una masa de aproximadamente 800 gr. Además el
tiempo de cerrado de la mano es de 0.33 s, siendo un prototipo rápido con una
velocidad comparable a la mano humana .
Así mismo, el sistema electrónico de la prótesis fue diseñado para optimizar el
ahorro de energía y controlar sólo las variables necesarias para el buen
funcionamiento del conjunto. Las variables a controlar son justificadas de acuerdo al
diseño mecánico propuesto. Además, el sistema se divide en tres dispositivos
independientes: una interfuz cerebro máquina, que adquirirá las señales eléctricas
producidas en la superficie del cerebro para la interpretación de la acción a realizar;
un dispositivo Smartphone de alto rendimiento, que procesará la señal adquirida,
realizando el :filtrado y reconocimiento de patrones; y la prótesis propiamente dicha,
la cual recibe los parámetros del anterior procesador y controla las salidas actuadas,
por medio de un lazo de control realimentado con sensores de posición y fuerza.
Finalmente, se proponen filtros digitales de orden ocho para el preprocesamiento de
la señal los cuales otorgarán una atenuación de paso de 0.5 dB y una atenuación de
corte de 40 dB, así como un algoritmo de reconocimiento de patrones basado en
redes neuronales y aprendizaje autónomo. La presente tesis no desarrolla los
parámetros exactos de este sistema de reconocimiento y aprendizaje, pero sí propone
una secuencia de algoritmos que permitirá llegar al controlador óptimo de la prótesis.
Esta limitante se debe a la necesidad de la obtención de estos parámetros por medio
de iteraciones de prueba y error. / Tesis
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Modelación y simulación dinámica en el desarrollo de un sistema actuado para tobillo que asista al movimiento del pie en la marchaLuis Peña, Abraham Israel 19 June 2018 (has links)
En el presente estudio se realizó la modelación y simulación dinámica de un novedoso
sistema actuado para tobillo para la asistencia del movimiento de flexión plantar
durante la caminata.
Es así que, en la primera parte, se describe la anatomía funcional y biomecánica del
sistema pierna-pie, y además se detalla el comportamiento de los principales elementos
del sistema músculo esquelético. Posteriormente, se realiza el estado del arte sobre
tecnologías portátiles asistenciales de tobillo, y se presentan los principales métodos
de modelación y simulación computacional para la evaluación del desempeño de
dichos dispositivos.
En base al marco teórico presentado, se desarrollan los requerimientos y la
conceptualización del diseño preliminar de un sistema actuado cuasi pasivo que
contiene un accionamiento controlable capaz de almacenar y liberar energía elástica y
así asistir a la marcha.
Luego se realiza la modelación del cuerpo humano empleando el modelamiento “linksegmento”,
ampliamente usado para análisis biomecánico del movimiento, y se
implementa virtualmente el dispositivo propuesto a fin de analizar el comportamiento
de su interacción durante la caminata a través de simulaciones dinámicas. El cálculo
de la simulación se realiza de manera computacional empleando el software MATLAB
a través de la técnica de dinámica inversa.
Finalmente, estos resultados permiten entender el comportamiento dinámico del
sistema actuado propuesto, así como los parámetros del accionamiento controlable
para un desempeño óptimo en la asistencia de la marcha. Este conocimiento aporta al
entendimiento de la interacción biomecánica de dispositivos asistenciales y además
sienta las bases para el futuro diseño e implementación del dispositivo. / Tesis
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Diseño de una prótesis de antropomórfica de mano para pacientes con amputación transradial basada en materiales viscoelásticosVargas Calixto, Carlos Alberto Johann 09 March 2017 (has links)
En la presente tesis se propone, el diseño mecatrónico de una prótesis de mano, para
pacientes con amputación transradiaL la cual pennitirá al usuario el control de esta
nueva extremidad por medio de una mterfuz de electroencefulogra:fia que predecirá
las acciones y deseos del usuario y comunicándose con el controlador de la prótesis
llevará a cabo dicha tarea.
El presente diseño ha sido basado en estudios antropomórficos y biomecánicos de la
mano humana. Consideraciones, cálculos, comparaciones y justificaciones son
presentados en el presente documento. Así se logró un diseño capaz de someterse
hasta 1 O kgf de carga con sólo una masa de aproximadamente 800 gr. Además el
tiempo de cerrado de la mano es de 0.33 s, siendo un prototipo rápido con una
velocidad comparable a la mano humana .
Así mismo, el sistema electrónico de la prótesis fue diseñado para optimizar el
ahorro de energía y controlar sólo las variables necesarias para el buen
funcionamiento del conjunto. Las variables a controlar son justificadas de acuerdo al
diseño mecánico propuesto. Además, el sistema se divide en tres dispositivos
independientes: una interfuz cerebro máquina, que adquirirá las señales eléctricas
producidas en la superficie del cerebro para la interpretación de la acción a realizar;
un dispositivo Smartphone de alto rendimiento, que procesará la señal adquirida,
realizando el :filtrado y reconocimiento de patrones; y la prótesis propiamente dicha,
la cual recibe los parámetros del anterior procesador y controla las salidas actuadas,
por medio de un lazo de control realimentado con sensores de posición y fuerza.
Finalmente, se proponen filtros digitales de orden ocho para el preprocesamiento de
la señal los cuales otorgarán una atenuación de paso de 0.5 dB y una atenuación de
corte de 40 dB, así como un algoritmo de reconocimiento de patrones basado en
redes neuronales y aprendizaje autónomo. La presente tesis no desarrolla los
parámetros exactos de este sistema de reconocimiento y aprendizaje, pero sí propone
una secuencia de algoritmos que permitirá llegar al controlador óptimo de la prótesis.
Esta limitante se debe a la necesidad de la obtención de estos parámetros por medio
de iteraciones de prueba y error.
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Modelación y simulación dinámica en el desarrollo de un sistema actuado para tobillo que asista al movimiento del pie en la marchaLuis Peña, Abraham Israel 19 June 2018 (has links)
En el presente estudio se realizó la modelación y simulación dinámica de un novedoso
sistema actuado para tobillo para la asistencia del movimiento de flexión plantar
durante la caminata.
Es así que, en la primera parte, se describe la anatomía funcional y biomecánica del
sistema pierna-pie, y además se detalla el comportamiento de los principales elementos
del sistema músculo esquelético. Posteriormente, se realiza el estado del arte sobre
tecnologías portátiles asistenciales de tobillo, y se presentan los principales métodos
de modelación y simulación computacional para la evaluación del desempeño de
dichos dispositivos.
En base al marco teórico presentado, se desarrollan los requerimientos y la
conceptualización del diseño preliminar de un sistema actuado cuasi pasivo que
contiene un accionamiento controlable capaz de almacenar y liberar energía elástica y
así asistir a la marcha.
Luego se realiza la modelación del cuerpo humano empleando el modelamiento “linksegmento”,
ampliamente usado para análisis biomecánico del movimiento, y se
implementa virtualmente el dispositivo propuesto a fin de analizar el comportamiento
de su interacción durante la caminata a través de simulaciones dinámicas. El cálculo
de la simulación se realiza de manera computacional empleando el software MATLAB
a través de la técnica de dinámica inversa.
Finalmente, estos resultados permiten entender el comportamiento dinámico del
sistema actuado propuesto, así como los parámetros del accionamiento controlable
para un desempeño óptimo en la asistencia de la marcha. Este conocimiento aporta al
entendimiento de la interacción biomecánica de dispositivos asistenciales y además
sienta las bases para el futuro diseño e implementación del dispositivo.
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Estudio para el desarrollo de un prototipo de prótesis robótica de mano controlada por señales musculares para manejar vehículos automáticosSaldaña Suárez, Renzo José 11 March 2020 (has links)
En el presente documento se realiza la investigación de un prototipo de prótesis de mano
derecha. Este debe ser controlado por señales mioeléctricas, es decir, ser accionado
dependiendo de los valores sensados en el sistema. Estos datos vienen a ser los impulsos
rápidamente cambiantes provenientes de los nervios y músculos. Para poder desarrollar el
tema, en primero lugar, se estudian los movimientos de la mano, de los cuales se escogen: la
flexión y extensión de los dedos, la flexión y extensión de la muñeca, y la pronación y
supinación de la muñeca. La razón por la cual se decide investigar este tema, es debido al
constante incremento de lesiones del miembro superior, los cuales muchas veces terminan en
la amputación de este. De esta manera, las personas quedan discapacitadas de las actividades
cotidianas que se pueden realizar con la mano, entre ellas, conducir un vehículo. Es por eso
que se busca que esta prótesis sea orientada especialmente hacia conductores que presenten
este tipo de discapacidad para que puedan conducir cualquier automóvil automático. Se analiza
información de diversas fuentes con el fin de conceptualizar diseños óptimos. Posteriormente,
en base a un análisis técnico-económico, se escoge la opción más viable.
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Diseño de un mecanismo de dos grados de libertad para prótesis robótica transtibialSalazar Briceño, Carlos Antonio 11 October 2021 (has links)
Esta tesis presenta el diseño de un mecanismo de dos grados de libertad para una
prótesis robótica transtibial que cuenta con dorsiflexión/flexión plantar e
inversión/eversión activas. Así mismo, se expone el diseño de un pie protésico que
complementa a dicho mecanismo para obtener una prótesis robótica transtibial que no
incluye al socket del paciente con amputación.
Este mecanismo de 4,63 kg es capaz de proveer el torque adecuado en el momento
necesario a fin de que personas con amputación de miembro inferior y de
aproximadamente 60 kg de peso, puedan trasladarse en superficies planas e inclinadas
realizando giros de hasta 19° en dorsiflexión, 20° en flexión plantar, 25° en inversión
y 10° en eversión. Además, el mecanismo permitiría al usuario caminar en un plano
horizontal o en un plano inclinado de hasta 25° de inversión. Por otro lado, se
seleccionan los componentes electrónicos que utiliza el sistema de control para realizar
los giros mencionados automáticamente gracias al uso de un microcontrolador. Por
último, se presenta la lista de planos de ensamblaje y despiece del mecanismo, junto
al costo total de producción de la prótesis diseñada cuyo valor es de aproximadamente
S/. 12 500 mil soles.
Entre los pasos a seguir para lograr el diseño del mecanismo se encuentran, un breve
estudio en torno a la anatomía y biomecánica del tobillo, y una investigación en torno
a los mecanismos en prótesis robóticas transtibiales y sistemas electrónicos y de
control. La información obtenida se utilizó para proponer un diseño conceptual
considerando la norma alemana de diseño mecatrónico VDI 2206. Luego, se llevó a
cabo un análisis cinemático para obtener las fuerzas que el mecanismo debe generar
durante todo el ciclo de marcha, las cuales fueron consideradas en los cálculos y
simulaciones por elementos finitos realizados para una correcta selección y diseño de
los componentes mecánicos del mecanismo. Finalmente, se realizó un modelo
dinámico del mecanismo y una selección de componentes electrónicos para obtener
las funciones de transferencia de un sistema de control para la prótesis que podría ser
implementado en trabajos futuros.
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Diseño de un módulo de ensayos para prótesis transtibial que permita emular condiciones de marcha en superficies planas, inclinadas y con irregularidadesChávez Vera, Jhon Elton 07 February 2023 (has links)
Actualmente, diversos laboratorios están implementando módulos de ensayo que permitan
evaluar el funcionamiento de prótesis de miembro inferior sin la intervención de un paciente.
Esto se debe a que no existe un estándar para evaluar la funcionalidad estas prótesis; el
incremento de costo y tiempo en las pruebas y rediseño por el riesgo que suponen, así como
otros inconvenientes como la falta de repetibilidad.
Por ello, la presente tesis desarrolla el diseño de un módulo de ensayos para prótesis transtibial
que permite emular condiciones de marcha en superficies planas, inclinadas y con
irregularidades. Primero, se describe un marco teórico sobre el análisis cinemático y cinético
de la marcha humana, así como un estado del arte referente a los módulos de ensayo existentes.
Además, se presenta el diseño conceptual del módulo propuesto. Luego, se presenta el
subsistema mecánico conformado principalmente por la estructura soporte, un eje lineal de
husillo de bolas y una caja reductora rueda-tornillo sinfín; así como los cálculos mecánicos
necesarios para su diseño, selección de componentes y una validación estructural por
simulación digital.
A continuación, en el diseño electrónico y de control, se presenta el diagrama de bloques, en
el cual se aprecian los componentes tales como sensores y actuadores, fuentes de alimentación
y controladores. Luego, se continúa con la selección de componentes y se presenta el
subsistema electrónico definitivo. Después, se presenta el subsistema de control a utilizar y la
lógica de funcionamiento general mediante un flujograma. Más adelante, se presenta la interfaz
usuario-máquina del módulo de ensayos propuesta. Finalmente, se presenta la estructura de los
planos y los costos estimados de diseño y fabricación, los cuales ascienden a S/. 51 212,76.
Este diseño se diferencia de aquellos existentes en su capacidad de poder operar en distintas
superficies. Gracias a este módulo, se permite prescindir de un paciente humano en una etapa
inicial de diseño y fabricación, y de esa manera acelerar la etapa de rediseño, evaluar la
competitividad y desempeño de prótesis transtibiales en terrenos variados encontrados en la
vida diaria.
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