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Diseño del sistema mecánico de un equipo para rehabilitación de la muñeca usando mecanismos paralelosPajares Correa, Brian David 03 August 2017 (has links)
El presente proyecto de investigación presenta una alternativa económica, de
fabricación nacional, versátil y de bajo impacto ambiental para la fabricación de un
equipo de alta tecnología usado en la medicina específicamente en pacientes con
lesiones en la muñeca. Se trata de un equipo que utiliza tres actuadores eléctricos que
al actuar conjuntamente permiten simular los movimientos de la muñeca que son
pronación, supinación, flexión cubital, flexión radial, extensión y flexión.
Se seleccionó la solución óptima entre 3 modelos considerando criterios económicos y
técnicos. Esta solución incluye la utilización de dos actuadores eléctricos lineales
modelo CAHB-10 serie 2 de la marca SKF. Estos actuadores tienen una longitud de
carrera de 100 mm y una fuerza de empuje y tracción de 240 N. Su velocidad es de 24
a 30 mm/s. El tercer actuador es un motor eléctrico de pasos marca SureStep modelo
STP-MTR-17048. Su torque de eje detenido es 0.59 N-m y fuerza máxima radial iguala
1.82 kg. Interactuando conjuntamente estos equipos, van a permitir realizar los
movimientos complejos en simultáneo en pacientes con lesiones en la muñeca que
necesitan una rehabilitación total.
La solución óptima se realizó en SolidWork, un software en 3D para poder hacer
simulaciones de movimiento y analizar las posiciones de máximos esfuerzos. El
análisis de la posición de máximos esfuerzos permitió recaudar la información
necesaria para analizar la resistencia de los componentes más críticos. La simulación
en el software permitió además verificar que el equipo alcanza todos los máximos
ángulos en todos los movimientos que se requiere en la rehabilitación.
Finalmente se elaboró los planos de detalles, ensambles y se evaluó los costos de su
fabricación. El costo del equipo es aproximadamente US$ 3,000. Se concluye que es
posible realizar máquinas especializadas para personas que tienen una lesión a la
muñeca y necesita de rehabilitación en el Perú. / Tesis
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Estudio preliminar del uso del kinect para el análisis de marcha humana en base a la cinemática de la rodillaDongo Herrera, Ricardo Joel 13 September 2017 (has links)
El análisis de movimiento es una herramienta muy usada en diversas áreas, como en la
medicina de rehabilitación, donde el médico usa esta herramienta para la evaluación y
diagnóstico de pacientes con alguna discapacidad motora como lo son las diferentes
discapacidades que se pueden presentar en el miembro inferior. Actualmente, se utilizan
equipos de captura de movimiento tridimensional para el análisis de la marcha utilizando,
por mencionar algunos, arreglos de cámaras infrarrojas, marcadores retroreflactantes,
escáner, entre otros. Sin embargo, estos equipos elevan el costo de la evaluación y
diagnóstico, haciéndolo inaccesible el alcance de esto para personas de bajos recursos,
por lo que es necesario desarrollar métodos de menor costo para lograr esto.
Partiendo de lo anterior, este estudio tiene por objetivo obtener datos cualitativos y
cuantitativos que permitan determinar la precisión y exactitud de un equipo Kinect para el
análisis de la cinemática de la marcha humana, esto mediante una comparación entre el
Kinect y un sistema de captura de movimiento Vicon, ya que este último es un sistema
validado y usado para el análisis de marcha. Como resultado se obtuvo curvas de
movimiento de la rodilla en una marcha humana con ambos sistemas. En el caso del
Kinect, se midió la curva de movimiento de tres voluntarios, haciendo uso de dos librerías
ya existentes en el caso del Kinect: Openni, en conjunto con Nite, y Kinect for Windows
SDK, para conocer la variación del ángulo de la rodilla al caminar. En cuanto al Sistema
Vicon, se usó un patrón de marcha de la rodilla obtenido de 40 voluntarios cuya marcha
no presentaba ninguna patología. Las pruebas de este trabajo de tesis se realizaron con
tres voluntarios para la toma de datos de la marcha humana con el equipo Kinect,
realizando 5 pruebas a cada uno, analizando los 3 mejores resultados de cada pierna,
esto es, los 3 mejores datos del ángulo de la rodilla durante una marcha humana. De esto
se concluyó que hubo mayor precisión y exactitud con el Kinect cuando se usó la librería
SDK. Además, con el uso de la librería SDK se obtuvo una forma de la curva del ángulo
de la rodilla más similar al patrón obtenido mediante el sistema Vicon a comparación de
las curvas de movimiento obtenidas con el uso de la librería OpenNI. En todos los casos
se obtuvo la forma de una curva del ángulo de la rodilla durante la marcha lo
suficientemente cercana al patrón de marcha obtenido mediante el sistema Vicon, con
coeficientes de correlación superiores a 0.8, y se demuestra así que el Kinect puede ser
usado para la evaluación de una marcha humana. De esta manera, se espera que este
estudio sirva de línea base para futuros estudios y proyectos con el Kinect para el análisis
de marcha. / Tesis
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Un servidor de aplicaciones MLS: especificación y verificación de propiedades de seguridadValente, Abel January 2003 (has links)
Se especificará formalmente un modelo de seguridad multi-nivel, más concretamente, el modelo Bell-LaPadula, en el contexto de un módulo de control de acceso para un servidor de aplicaciones. Se implementará, además, un mecanismo de control de acceso discrecionario basado en Listas de Control de Acceso (ACL). El objetivo de la especificación es la posterior prueba formal de algunas propiedades de seguridad del módulo. La especificación se escribirá en Z, y para las pruebas se utilizará el asistente de pruebas Z/EVES 2.1. Con éste se verificarán algunas propiedades de la especificación, y en particular se probará que una de las operaciones del módulo preserva las propiedades de seguridad deseadas.
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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 un sistema de prótesis de muñeca de tres grados de libertad con actuadores de soft roboticsChero Arana, Brian Alberto 04 September 2020 (has links)
Siendo nuestras manos la mejor forma que se tiene para interactuar con el mundo que nos rodea, la pérdida de una de ellas o incluso ambas, puede resultar bastante limitante para una persona en sus actividades del día a día. Actualmente existen varios modelos de prótesis de mano comerciales con una gran cantidad de funciones, pero acompañadas de un fuerte precio, algo que algunos usuarios no estarán en condiciones de pagar. Por otro lado, existe un nuevo campo en la robótica conocido como soft robotics, el cual abarca todo lo referente al uso de materiales suaves y deformables en conjunto con componentes electrónicos para lograr morfologías no convencionales y ha ido ganando importancia en los últimos años. Aplicando estos elementos, se propone diseñar un sistema para prótesis de muñeca de 3 grados de libertad y de menor costo que el de las prótesis comerciales actuales. Habiendo previamente identificado los movimientos de una muñeca a emular y mediante una búsqueda del estado del arte referente a prótesis de antebrazo, se recopilaron algunos mecanismos que podrían permitir el giro buscado en la muñeca, así como formas de controlar los movimientos de la prótesis, principalmente con señales mioeléctricas. Teniendo en cuenta esta información, se desarrollaron tres conceptos de solución integrando elementos de soft robotics para generar movimientos en la muñeca y controlados mediante señales generadas por el cuerpo (mioeléctricas y electroencefalográficas). Producto de esta investigación se obtuvo el modelo óptimo de solución para el objetivo planteado y se determinó la importancia de la fuente de energía neumática para el desempeño final del sistema.
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Diseño de un dispositivo para supresión de temblores de flexión - extensión en la manoCallupe Luna, Jhedmar Jhonatan 11 September 2019 (has links)
El temblor corporal es uno de los síntomas más comunes en enfermedades
neurológicas, siendo el temblor de manos y brazos los que más se presentan en la
mayoría de casos. Este tipo de síntomas generalmente no producen dolor al paciente,
sin embargo, debido a que por naturaleza los miembros más usados por una persona
son las manos, pueden impedir al paciente de realizar sus actividades cotidianas con
normalidad.
Las enfermedades más comunes que causan los temblores de mano son el temblor
esencial y el Parkinson. Así mismo, el tipo de movimiento más común en ser afectado
es la flexión y extensión de la mano. Por otro lado, diversas investigaciones se han
desarrollado a lo largo de los años con el objetivo de mitigar este tipo de síntomas,
tales como el tratamiento mediante fármacos, cirugías cerebrales o el uso de órtesis
mecánicas. Sin embargo, estos no han resultado ser muy amigables debido a los efectos
secundarios presentados o a las incomodidades generadas al paciente.
Así, la presente tesis desarrolla el diseño de un dispositivo no invasivo para la
supresión de temblores en flexión y extensión de la mano, el cual sea portable, ligero
y de bajo costo. Así mismo, con el fin de evitar alguna incomodidad al usuario, el
dispositivo se desarrolló con elementos flexibles.
En el presente documento, se presenta el diseño mecánico del dispositivo amortiguador
encargado de mitigar los temblores. Además, se diseña el sistema de control, el cual
contiene todos los componentes necesarios para el control automático del
amortiguador flexible. Así mismo, con el objetivo de demostrar su efectividad, se
realiza el modelamiento de los temblores de mano y el amortiguador, llegando a
amortiguamientos de más del 70% de la amplitud inicial. Finalmente, el costo de
fabricación resulta ser menor a S/. 1,500 soles, lo cual brinda expectativas de que el
producto pueda ser mejorado y llevado a la comercialización.
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Registro de una secuencia temporal de nubes de puntos utilizando tecnología Kinect para la reconstrucción tridimensional de material arqueológicoQuintana Rosales, Matías Alberto 16 June 2015 (has links)
En la actualidad, las diversas técnicas y dispositivos de reconstrucción tridimensional
[1][2] permiten obtener una representación fiel a la realidad del objeto de estudio. Si
bien existen equipos que extraen de manera completa toda una escena, en muchas
ocasiones el equipo tiene un rango de visión limitado y será necesario tomar varias
muestras de distintos ángulos para luego alinearse en una imagen más grande.
Esta etapa conocida como registro es el primer paso para poder llevar a cabo la
reconstrucción tridimensional por lo que es una parte crítica de todo el proceso. Si se
tienen muestras alineadas correctamente se podrá reconstruir, fiel a la realidad el
objeto, caso contrario se podrían tener dimensiones o relieves erróneos. En el campo
de la arqueología, diversos dispositivos y técnicas se han venido aplicando
dependiendo si se trabajará en un objeto como una cerámica o una estructura [2].
Debido a que el trabajo se desarrolla usualmente in situ, existe el problema de
portabilidad y el requerimiento de personal capacitado para el manejo de los equipos
[23], así como el elevado precio que los equipos usados mayormente poseen.
La presente investigación desarrolla un conjunto de herramientas computacionales
para realizar el registro de nubes de puntos empleando un Kinect (Microsoft,
Washington EE.UU.) como sensor, una alternativa contemporánea para medir
profundidad. A partir de la toma de muestras consecutivas a lo largo de un muro
arqueológico se realizará el registro y afinamiento de las muestras. Utilizando técnicas
de triangulación (Delaunay [29]) y reconstrucción de Poisson [30] se comparará la
reconstrucción obtenida a base de muestras del Kinect con técnicas comerciales
empleadas en el ámbito arqueológico.
En este sentido, se caracterizó el Kinect con un error de precisión de 2.2 milímetros y
6.3 milímetros de exactitud en profundidad. Se elaboró una metodología para la
adquisición y registro de muestras en base al Kinect. Finalmente, se comparan el
modelo tridimensional reconstruido con modelos de la misma escena de estudio
empleando técnicas comerciales en arqueología. Resultados preliminares indican un
error de 4.74 centímetros frente a la reconstrucción por fotogrametría y 1.49
centímetros frente a la de un escáner láser (NextEngine Laser Scanner HD). / Tesis
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Plataforma computacional de captura y representación del movimiento en 3D para apoyo a la rehabilitación de la marchaGalvez Meza, Rodolfo Javier 07 December 2015 (has links)
El movimiento humano es un elemento importante en el estudio de la biología
humana debido a ser una propiedad básica de la vida. Este resulta aún más
importante en aspectos colectivos como el deporte, la salud, la educación física, la
danza, la rehabilitación, entre otros. Especial atención requiere la rehabilitación
donde, a través del análisis de marcha, el fisiatra observa y estudia el desempeño
de los pacientes a lo largo de diversas sesiones que realizan, con el fin de ver la
evolución de los mismos. Sin embargo, capturar y realizar seguimiento al
movimiento humano de manera computacional es una tarea compleja con
alternativas costosas. Asimismo, los centros de rehabilitación de Lima no cuentan
con la tecnología apropiada y existe, por parte de las personas, una negación al
cambio que complica la inclusión de la misma. Debido a esto, el presente proyecto
presenta una herramienta de bajo costo que permite registrar y representar el
movimiento humano en 3D para apoyar a las terapias de rehabilitación de la
marcha. El registro puede ser almacenado de forma permanente con el fin de
mantener un histórico y realizar nuevos análisis en el tiempo. El dispositivo usado
(Kinect) se mostró adecuado para la captura de la información útil con un margen
de error aceptable que, dependiendo del entorno de captura, éste puede ser
controlado. En el trabajo se consiguió detectar el patrón de marcha de los ángulos
de flexión de la rodilla, lo cual permitió comparar diferentes situaciones de caminata
y calcular medidas como distancia de paso, velocidad del movimiento de la
persona, porcentaje de datos dentro del rango de referencia de una caminata
normal (medidas de los ángulos de flexión), de esta manera se consigue determinar
el nivel de normalidad de un ciclo de paso. Finalmente se desarrolló un prototipo de
visualización 3D que permite manipular el entorno y tener diferentes vistas del
movimiento del paciente. Este puede ser reutilizado para crear un ambiente más
completo de análisis que comprenda otros tipos de movimientos (además de la
rodilla), soportar un mayor número de fuentes de diferentes ángulos (múltiples
Kinect), Kinect en movimiento que permita realizar un seguimiento de la marcha en
un mayor espacio, entre otros. Todo lo anterior mencionado serviría de base para la
constitución de un laboratorio de rehabilitación basado en realidad virtual. / 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.
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Diseño de un sistema de prótesis de antebrazo y muñeca de 3 grados de libertad con actuadores de soft roboticsChero Arana, Brian Alberto 12 December 2023 (has links)
El presente trabajo presenta una prótesis de antebrazo que integra elementos de soft robotics
para lograr una prótesis de muñeca capaz de mover una mano con tres grados de libertad, al igual que su contraparte real. Inicialmente se realizó un estudio previo para identificar los
movimientos de una muñeca a emular y recopilar modelos existentes de prótesis de antebrazo como parte del estado del arte. A partir de esto se propuso un diseño de prótesis de antebrazo capaz de emular dichos tres movimientos de la muñeca mediante la integración de músculos artificiales neumáticos y otros componentes electrónicos. A continuación, se procedió a realizar el diseño definitivo del sistema. Para ello se realizó una lista de los componentes requeridos en cuanto a sensores, actuadores y controladores. Por cada componente se recopilaron posibles modelos comerciales disponibles, y se seleccionó el más adecuado teniendo en cuenta las características deseadas según las condiciones de trabajo. Además, se realizó el modelado de la estructura de la prótesis y de los subsistemas involucrados
mediante el software de diseño mecánico Autodesk Inventor. La prótesis de antebrazo desarrollada es un dispositivo portátil capaz de trabajar de manera continua por
aproximadamente 6 horas, el cual cuenta con todos los elementos requeridos para realizar las tareas deseadas. Por último, se estima el costo total de la prótesis, incluyendo el costo de sus componentes
electrónicos y mecánicos, elementos de pernería y cableado, y su manufactura, obteniendo un total de S/. 2222.30, el cual aumenta a S/. 10522.30 al incluir costos de diseño y ensamble.
Además, se realizan simulaciones acerca del comportamiento del sistema mediante el uso de software como Autodesk Inventor o la herramienta de simulación ANSYS. Del mismo modo, se exploran las pruebas experimentales requeridas para validar el funcionamiento de un músculo artificial para futuras pruebas experimentales de este elemento.
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