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Modelo músculo-esquelético del miembro inferior para rehabilitación con robot paralelo

Zamora Ortiz, Pau 10 November 2023 (has links)
[ES] El aumento de la esperanza de vida y la inversión de la pirámide poblacional plantean un desafío al sector sanitario debido al incremento de lesiones articulares y cirugías reconstructivas per cápita. Esto aumenta la demanda de personal rehabilitador en una sociedad con menos población activa. La robotización de las terapias puede aliviar esta presión al automatizar los ejercicios repetitivos. Además, el uso de tecnologías como los modelos músculo-esqueléticos mejoran las terapias, acortando los tiempos de recuperación y optimizan los resultados. La aplicación de modelos músculo-esqueléticos en robots de rehabilitación garantiza la seguridad del paciente al limitar las fuerzas excesivas y evitar posiciones peligrosas. Al mismo tiempo, brinda información adicional al personal rehabilitador para un seguimiento más preciso y personalizado de las terapias a los pacientes. Sin embargo, estos modelos son costosos computacionalmente, lo que dificulta su implementación en el control de robots. En el proyecto en el cual se integra esta tesis, se ha establecido el objetivo de construir un robot de rehabilitación que integre un modelo músculo-esquelético capaz de calcular en tiempo real las fuerzas musculares y articulares. Conocer las fuerzas garantiza la seguridad del paciente, proporciona información sobre las fuerzas durante los ejercicios y optimiza las terapias. Además, a partir del modelo músculo-esquelético se busca desarrollar nuevas herramientas para personalizar los ejercicios y mejorar los resultados. El modelo del miembro inferior, con seis grados de libertad, se ha simplificado para garantizar el cálculo en tiempo real. Se ha utilizado el concepto de grado de libertad funcional para predecir las relaciones entre los grados de libertad en un ejercicio concreto, reduciendo la carga computacional y permitiendo su uso en tiempo real durante los ejercicios de rehabilitación. El modelo consta de tres grados de libertad para la cadera, simulando una junta esférica, modelada como tres pares de revolución perpendiculares entre sí, uno para la rodilla, modelada como un mecanismo de cuatro barras, que simula el movimiento relativo entre el fémur y la tibia, y dos grados de libertad para el tobillo. Se calcula el centro de giro de la cadera y los parámetros del mecanismo de cuatro barras mediante ejercicios de calibración articular para lograr una mayor personalización del modelo. El tobillo se ha modelado empleando los datos de Klein Horsman debido a su dificultad de calibración. Del mismo trabajo se han tomado los parámetros musculares, los cuales se han simplificado para reducir el coste computacional. Se calculan las tensiones musculares mediante las condiciones de Karush-Kuhn-Tucker, minimizando el sumatorio cuadrático de las tensiones de los músculos. El modelo se ha validado y verificado siguiendo las recomendaciones de buenas prácticas de Hicks. Se han comparado los resultados del presente modelo con otro similar generado en AnyBody y con los datos empíricos del ``Grand Challenge", se ha analizado la solidez del modelo frente a las simplificaciones realizadas y los errores de los datos de entrada. Según los resultados obtenidos, el modelo músculo-esquelético es lo suficientemente preciso para ser utilizado en un robot de rehabilitación, garantizando la seguridad de los pacientes y prediciendo la activación muscular. Por último, se han desarrollado dos nuevas herramientas utilizando el modelo actual. La primera estima la Máxima Contracción Voluntaria del sujeto proyectando las fuerzas musculares al efector final del robot. La segunda herramienta calcula la fuerza externa necesaria para garantizar una fuerza muscular específica. Empleando ambas herramientas se logra una mayor personalización de las terapias de rehabilitación, mejorando el proceso. Ambas herramientas han sido probadas empleando el robot de rehabilitación. / [CA] L'augment de l'esperança de vida i la inversió de la piràmide poblacional plantegen un desafiament al sector sanitari a causa de l'increment de lesions articulars i cirurgies reconstructives. Això augmenta la demanda de personal rehabilitador en una societat amb menys població activa. La robotització de les teràpies pot alleujar aquesta pressió a l'autoritzar els exercisses repetitius. A més, l'ús de tecnologies com els models múscul-esquelètics milloren les teràpies, acurtant els temps de recuperació i optimitzant els resultats. L'aplicació de models múscul-esquelètics en robots de rehabilitació garanteix la seguretat del pacient en limitar les forces excessives i evitar posicions perilloses. Al mateix temps, ofereix informació addicional al personal rehabilitador per a un seguiment més precís i personalitzat de les teràpies als pacients. No obstant això, aquests models són costosos computacionalment, el que dificulta la seua implementació en el control de robots. En el projecte en el qual s'integra aquesta tesi, s'ha establit l'objectiu de construir un robot de rehabilitació que integre un model múscul-esquelètic capaç de calcular en temps real les forces musculars i articulars. Conéixer les forces garanteix la seguretat del pacient, proporcionant informació sobre les forces durant els exercicis i optimitza les teràpies. A més, a partir del model múscul-esquelètic es busca desenvolupar noves ferramentes per a personalitzar els exercicis millorar els resultats. El model del membre inferior, amb sis graus de llibertat, s'ha simplificat per garantir el càlcul en temps real. S'ha utilitzat el concepte de grau de llibertat funcional per a predir les relacions entre els graus de llibertat d'un exercici concret, reduint la càrrega computacional i permitent el seu ús en temps real durant els exercisses de rehabilitació. El model consta de tres graus de llibertat per al maluc, simulant una junta esfèrica, modelant com tres parells de revolucions perpendiculars entre si, un per al genoll, modelat com un mecanisme de quatre barres, què simula el moviment relatiu entre el fèmur i la tíbia, i dos graus de llibertat per al turmell. Es calcula el centre de gir del maluc i els paràmetres del mecanisme de quatre barres mitjançant exercicis de calibratge articular per a aconseguir una major personalització del model. El turmell s'ha modelat emprant les dades de Klein Horsman a causa de la seua dificultat de calibració. Del mateix treball s'han pres els paràmetres musculars, els quals s'han simplificat per a reduir el cost computacional. S'ha calculat les tensions musculars mitjançant les condicions de Karush-Kuhn-Tucker, minimitzant el sumatori quadràtic de les tensions musculars. El model s'ha validat i verificat seguint les recomanacions de bones pràctiques d'Hicks. S'ha comparat els resultats del present model amb altre similar generat en AnyBody i amb les dades empíriques del ''Grand Challenge", s'ha analitzat la solidesa del model enfront de les simplificacions realitzades i els errors de les dades d'entrada. Segons els resultats obtinguts, el model múscul-esquelètic és prou precís per a ser utilitzat en un robot de rehabilitació, garantint la seguretat dels pacients i predient l'activació muscular. En últim lloc, s'han desenvolupat dues noves ferramentes utilitzant el model actual. La primera estima la Màxima Contracció Voluntària del subjecte projectant les forces musculars a l'efector final del robot. La segona ferramenta calcula la força externa necessària per a garantir una força muscular específica. Emprant totes dues eines s'aconsegueix una major personalització de les teràpies de rehabilitació, millorant el procés. Totes dues ferramentes han sigut provades fent servir el robot de rehabilitació. / [EN] Increasing life expectancy and the inversion of the population pyramid pose a challenge to the healthcare sector due to the rise in joint injuries and reconstructive surgeries per capita. This increases the demand for rehabilitation personnel in a society with a smaller active population. The robotization of therapies can alleviate this pressure by automating repetitive exercises. Furthermore, the use of technologies like musculoskeletal models enhances therapies, reducing recovery times, and optimizing outcomes. The application of musculoskeletal models in rehabilitation robots ensures patient safety by limiting excessive forces and avoiding dangerous positions. At the same time, it provides additional information to rehabilitation personnel for more precise and personalized monitoring of patient therapies. However, these models have a high computational cost, which makes their implementation in robot control challenging. In the project that integrates this thesis, the objective has been set to build a rehabilitation robot that incorporates a musculoskeletal model capable of real-time calculation of muscular and joint forces. Understanding these forces ensures patient safety, provides information about forces during exercises, and optimizes therapies. Additionally, based on the musculoskeletal model, new tools are being developed to personalize exercises and improve results. The lower limb model, with six degrees of freedom, has been simplified to enable real-time calculation. The concept of functional degrees of freedom has been used to predict the relationships between degrees of freedom in a specific exercise, reducing the computational burden and enabling real-time use during rehabilitation exercises. The model consists of three degrees of freedom for the hip, simulating a spherical joint, modeled as three sets of perpendicular revolute pairs, one for the knee, modeled as a four-bar mechanism, that simulates the relative movement between the femur and the tibia, and two degrees of freedom for the ankle. The hip's pivot center and the parameters of the four-bar mechanism have been calculated through joint calibration exercises to achieve a higher level of model personalization. The ankle has been modeled using Klein Horsman's data due to its calibration complexity. Muscle parameters from the same work have been taken and simplified to reduce computational costs. Muscle tensions are calculated using the Karush-Kuhn-Tucker conditions, minimizing the squared sum of muscle tensions. The model has been validated and verified following Hicks' best practices recommendations. The results of this model have been compared with a similar one generated in AnyBody and with empirical data from the ``Grand Challenge". The model's robustness against the made simplifications and input data errors has been analyzed. According to the obtained results, the musculoskeletal model is accurate enough to be used in a rehabilitation robot, ensuring patient safety and predicting muscle activation. Finally, two new tools have been developed using the current model. The first one estimates the Maximum Voluntary Contraction of the subject by projecting muscular forces to the robot's end effector. The second tool calculates the external force required to achieve a specific muscular force. By employing both tools, greater personalization of rehabilitation therapies is achieved, improving the process. Both tools have been tested using the rehabilitation robot. / Esta tesis y la investigación realizada han sido financiadas por la Agencia Estatal de Investigación con los proyectos “Integración de modelos biomecánicos en el desarrollo y operación de robots rehabilitadores reconfigurables” (DPI2017-84201-R-AR) y “Sistema robótico paralelo con control basado en modelo músculo-esquelético para la monitorización y entrenamiento del sistema propioceptivo” (PID2021-125694OB-I00). El autor de la presente tesis recibió la beca de la Agencia Estatal de Investigación: Ayuda para contrato predoctoral para la formación de doctores Zamora Ortiz, Pau. (PRE2018-083847). Con la cual ha podido dedicarse a tiempo completo a la formación e investigación que ha dado como fruto esta tesis doctoral. / Zamora Ortiz, P. (2023). Modelo músculo-esquelético del miembro inferior para rehabilitación con robot paralelo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/199483
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Factores ergonómicos en el diseño de órtesis de mano para rehabilitación sensoriomotora de neuropatías radial, cubital y mediana.

Bula Oyola, Ena Lucía 20 November 2023 (has links)
[ES] Las neuropatías periféricas son patologías que deterioran los nervios situados fuera del sistema nervioso central y que afectan significativamente las funciones sensoriomotoras. Existen varias alternativas terapéuticas, entre ellas las órtesis. Estos dispositivos se encargan de proteger la musculatura, corregir alteraciones y asistir la función de la extremidad afectada. Su efectividad está demostrada; sin embargo, depende directamente del adecuado cumplimiento del protocolo de uso. El objetivo principal de esta tesis fue identificar los criterios ergonómicos aplicables al desarrollo de órtesis que incrementen la adherencia al tratamiento en pacientes con neuropatías radial, cubital y mediana. Con este fin, se evaluó la posibilidad de optimizar las propiedades terapéuticas a partir de la inclusión de agentes electrofísicos en el dispositivo. Para ello, se llevó a cabo una revisión sistemática y metaanálisis de la evidencia disponible en los en los últimos cuarenta años en torno a la efectividad de las principales modalidades aplicadas. Se determinó que algunas modalidades cuando se aplican conjuntamente a una órtesis se ven favorecidas. No obstante, ninguno de los resultados de la revisión puede considerarse clínicamente significativos. Posteriormente, se planteó un protocolo de co-creación que incluyó las principales fases de un proceso de diseño con la participación de usuarios de órtesis. La primera fase, Perspectiva de Usuarios, contó con 100 sujetos con neuropatías periféricas. Se obtuvo información tanto para la identificación de necesidades y preferencias como para la clasificación de los aspectos que intervienen en la adherencia. Se emplearon modelos lineales y no lineales, como el modelo de Kano. Se encontró que este modelo permite una identificación más precisa acerca de qué atributos tienen más importancia y del grado de influencia de éstos en la adherencia. Asimismo, se comprobó que la satisfacción es una medida indirecta de la importancia y constituye un adecuado predictor de la adherencia a órtesis. Por el contrario, la importancia explícita no cuenta con la misma fiabilidad. La segunda fase, Diseño Participativo, incluyó a 9 personas voluntarias que evaluaron las propuestas de órtesis y brindaron recomendaciones de diseño. En la tercera fase, Modelado y Prototipado, se produjeron una serie de iteraciones de diseño, dando lugar a un nuevo desarrollo de órtesis. En la cuarta fase, Validación, se comprobó la funcionalidad y usabilidad de la órtesis con 11 sujetos sanos a través de un estudio con electromiografía de superficie. Con ello se demostró que la inclusión de un mecanismo deformable en el diseño del muelle articular permite una óptima asistencia motora en condiciones normales. Por último, en la fase de Desarrollo Final, se fabricó un prototipo funcional de órtesis radial teniendo en cuenta las oportunidades de mejora identificadas. / [CA] Les neuropaties perifèriques són patologies que deterioren els nervis situats fora del sistema nerviós central i que afecten significativament les funcions sensorimotrius. Hi ha diverses alternatives terapèutiques, entre elles les òrtesis. Aquests dispositius s'encarreguen de protegir la musculatura, corregir alteracions i assistir la funció de l'extremitat afectada. La seva efectivitat està demostrada; no obstant això, depèn directament del correcte compliment del protocol d'ús. L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser identificar els criteris ergonòmics aplicables al desenvolupament d'ortesis que incrementen l'adherència al tractament en pacients amb neuropaties radial, cubital i mitjana. Amb aquest fi, es va avaluar la possibilitat d'optimitzar les propietats terapèutiques a partir de la inclusió d'agents electrofísics en el dispositiu. Per a això, es va dur a terme una revisió sistemàtica i metaanàlisi de l'evidència disponible en els últims 40 anys entorn de l'efectivitat de les principals modalitats aplicades. Es va determinar que algunes modalitats, quan s'apliquen conjuntament a una òrtesi, es veuen beneficiades. No obstant això, cap dels resultats de la revisió va ser clínicament significatiu. Posteriorment, es va plantejar un protocol de co-creació que va incloure les principals fases d'un procés de disseny amb la participació d'usuaris d'ortesis. La primera fase, Perspectiva d'Usuaris, va comptar amb 100 subjectes amb neuropaties perifèriques. Es va obtenir informació tant per a la identificació de necessitats i preferències com per a la classificació dels aspectes que intervenen en l'adherència. Es van emprar models lineals i no lineals, com el model de Kano. Es va trobar que aquest model permet una identificació més precisa sobre quins atributs tenen més importància i el grau d'influència d'aquests en l'adherència. Així mateix, es va comprovar que la satisfacció és una mesura indirecta de la importància i constitueix un predictor adequat de l'adherència a ortesis. Per contra, la importància explícita no compta amb la mateixa fiabilitat. La segona fase, Disseny Participatiu, va incloure 9 persones voluntàries que van avaluar les propostes d'ortesis i van donar recomanacions de disseny. En la tercera fase, Modelatge i Prototipatge, es van produir una sèrie d'iteracions de disseny, donant lloc a un nou desenvolupament d'òrtesis. En la quarta fase, Validació, es va comprovar la funcionalitat i usabilitat de l'òrtesi amb 11 subjectes sans mitjançant un estudi amb electromiografia de superfície. Amb això es va demostrar que la inclusió d'un mecanisme deformable en el disseny del moll articular permet una òptima assistència motora en condicions normals. Finalment, en la fase de Desenvolupament Final, es va fabricar un prototip funcional d'òrtesi radial tenint en compte les oportunitats de millora identificades. / [EN] Peripheral neuropathies are pathologies that deteriorate the nerves located outside the central nervous system and significantly affect sensorimotor functions. There are several therapeutic alternatives, including orthoses. These devices are responsible for protecting the musculature, correcting alterations, and assisting the function of the affected limb. Their effectiveness has been demonstrated. However, it depends directly on proper compliance with the usage protocol. The main objective of this thesis was to identify ergonomic criteria applicable to the development of orthoses that increase treatment adherence in patients with radial, ulnar, and median neuropathies. To this end, the possibility of optimizing therapeutic properties by including electrophysical agents in the device was evaluated. To achieve this, a systematic review and meta-analysis of the available evidence in the last 40 years regarding the effectiveness of the primary applied modalities. It was determined that some modalities are favored when used in conjunction with an orthosis. Nevertheless, none of the review results were clinically significant. Subsequently, a co-creation protocol was proposed, involving the main phases of a design process with the participation of orthosis users. The first phase, User Perspective, involved 100 subjects with peripheral neuropathies. Information was obtained for the identification of needs and preferences, as well as for the classification of aspects involved in adherence. Linear and non-linear models, such as the Kano model, were employed. It was found that this model allows a more precise identification of which attributes are more important and their influence on adherence. Additionally, it was verified that satisfaction is an indirect measure of importance and constitutes an adequate predictor of orthosis adherence. In contrast, explicit importance is not a reliable indicator. The second phase, Participatory Design, included nine voluntary individuals who evaluated orthosis proposals and provided design recommendations. In the third phase, Modeling and Prototyping, a series of design iterations were carried out, resulting in a new orthosis development. The fourth phase, Validation, tested the functionality and usability of the orthosis with 11 healthy subjects through a study with surface electromyography. It was demonstrated that including a deformable mechanism in the joint spring design allows optimal motor assistance under normal conditions. Finally, in the Final Development phase, a functional prototype of the radial orthosis was manufactured, considering the identified opportunities for improvement. / Bula Oyola, EL. (2023). Factores ergonómicos en el diseño de órtesis de mano para rehabilitación sensoriomotora de neuropatías radial, cubital y mediana [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/199996
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Dinámica estructural de cuerpos de revolución rotatorios: aplicación al eje de un vehículo ferroviario

Fayos Sancho, Juan 07 May 2008 (has links)
Fayos Sancho, J. (2008). Dinámica estructural de cuerpos de revolución rotatorios: aplicación al eje de un vehículo ferroviario [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1994
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Contribución al modelado acústico de la línea de escape en motores de combustión. Aplicación a silenciadores y catalizadores

Antebas -, Antoine 11 June 2010 (has links)
Esta Tesis se centra en el desarrollo e implementación de métodos eficaces para el diseño y modelado acústico de la línea de escape de motores de combustión, y en concreto, de dos de sus componentes más relevantes desde el punto de vista de control de emisiones sonoras, como son los silenciadores y los catalizadores. Por ello, se realiza una revisión bibliográfica de los modelos unidimensionales y la representación matricial asociada. También se lleva a cabo una revisión de la literatura existente en cuanto a la caracterización de elementos perforados, materiales absorbentes y monolitos. Las limitaciones y deficiencias encontradas en los modelos de onda plana evidencian la necesidad de disponer de herramientas de modelado multidimensional, válidas a altas frecuencias y para geometrías de silenciadores y catalizadores sin dimensiones predominantes. Se aplica el método de elementos finitos a la resolución de la ecuación de ondas convectiva, mediante la formulación en presión, en el interior de silenciadores con material absorbente. Se estudia detalladamente el acoplamiento entre subdominios conectados mediante elementos perforados en el interior del silenciador. También se analiza el efecto del flujo medio en la impedancia acústica, prestando especial atención a las diferentes condiciones a satisfacer por el campo acústico. Por ello, se aplican las condiciones de continuidad de velocidad y desplazamiento y se comparan los resultados proporcionados por ambas con medidas experimentales. La capacidad que posee el método de elementos finitos para abordar geometrías arbitrarias es el motivo por el que también se aplica dicho método en el modelado acústico de catalizadores comerciales de automoción. / Antebas -, A. (2010). Contribución al modelado acústico de la línea de escape en motores de combustión. Aplicación a silenciadores y catalizadores [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8409
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Evaluación de la usabilidad web mediante el análisis de la mirada y la respuesta fisiológica. Influencia de las características del usuario

Laparra Hernandez, Jose 10 June 2015 (has links)
[EN] There have been considerable efforts to improve the accessibility of websites for users with disabilities, but it does not guarantee a simple, intuitive and satisfactory interaction. To achieve this, it is necessary to improve usability, which comprises concepts such as effectiveness, efficiency, satisfaction and learning. There are several usability recommendation guidelines provided by experts. However, in many cases, these recommendations have not been validated by users; and almost always limited to the use of subjective or basic quantitative metrics. This thesis proposes the use of innovative metrics and methodologies, as the analysis of the physiological response and eye tracking, to extract quantitative and detailed information in real time during user interaction with the web. Leaning on these methodologies, three hypotheses have been assessed: (1) expert recommendations should be validated by users, (2) the validity of the recommendations depends on the user profile, and (3) the new metrics proposed allow detecting the impact of the recommendations better than traditional variables. To do this, a work plan was defined: (1) Review of the state of the art to gather usability metrics and recommendations; (2) The most used common usability recommendations have been selected and assessed; (3) A experimental design and a protocol has been set up to control the presence / absence of usability recommendations and assessed its effect, involving 20 users; (4) Finally to evaluate the three hypotheses, a common model was defined for each variable with the following factors: seven usability recommendations, session, repetition, user profile and its interaction with the other factors. To define the usability model, an analysis of correlations between variables of different levels was performed Based on this research work, eight findings were drawn: 1- The presence /absence of most of usability recommendations did depend neither on the website type nor on level of web accessibility. Therefore, accomplishment of accessibility requirements does not ensure that the website was easy to use. 2 - The effect of some recommendations, such as "Go Top" or "Hoover and Click", was unclear or even had a negative effect. This result highlights the need to confirm the expert recommendations by user testing, validating the hypothesis 1. 3- While most recommendations, except for those mentioned above, improve usability for users with motor disorders; many of the recommendations have no effect or a negative effect on control users, which validates hypothesis 2 . Universal design is a good approach but it is necessary to personalize the design to the specific needs of each user. 4 - The new proposed methodologies detect the effect of all usability recommendations and its interaction with the user profile, reaching the highest significance level (p <0.001). Therefore, these variables are more sensitive than traditional ones, validating the hypothesis 3. 5 - The variables that allow to characterize learning and adaptation processes are task performance, spent time, the number of fixations and heart rate variability. 6 - The proposed usability model changes depending on the user profile based on the variables of the different levels. While the number of fixations and the spent time are the most correlated variables for control subjects; the skin conductivity, facial EMG and saccadic amplitude are the most correlated for users with motor disorders. 7 - Several problems and limitations to the proposed usability model have been identified, which are related to the interaction between aesthetics and usability. As a conclusion, it is necessary to validate usability recommendations leaning on user participation and taking into account their characteristics. Furthermore, the the physiological response and eye tracking analysis can complement and improve the information provided through questionnaires, task performance or spent time. / [ES] Se han realizado esfuerzos para mejorar la Accesibilidad de las páginas web para las personas con discapacidad, pero esto no asegura que la interacción sea sencilla, intuitiva y satisfactoria. Para ello es necesario mejorar la usabilidad web relacionada con conceptos como efectividad, eficiencia, satisfacción y aprendizaje. Existen diversas guías con recomendaciones proporcionadas por expertos. Sin embargo, en muchos casos, dichas recomendaciones no han sido validadas mediante usuarios, y casi siempre se basan en metodologías subjetivas o variables básicas. En esta Tesis se propone el uso de tecnologías innovadoras, como el análisis de la respuesta fisiológica y el seguimiento de la mirada, para extraer información de detalle en tiempo real durante la interacción con la web; permitiendo analizar las 3 hipótesis: (1) las recomendaciones de experto necesitan ser validadas por usuarios, (2) dichas recomendaciones dependen del perfil de usuario, y (3) las nuevas variables propuestas permiten detectar mejor el efecto de las recomendaciones que las tradicionales. Para ello, se ha planteado un plan de trabajo: (1) Revisión del estado del arte para recopilar recomendaciones de usabilidad y variables; (2) Selección y evaluación de las recomendaciones más comunes; (3) Puesta a punto de un diseño experimental y un protocolo para controlar la presencia de las recomendaciones y evaluar su efecto, mediante la participación de 20 usuarios; (4) Se ha definido un modelo común para cada variable con los siguientes factores: las 7 recomendaciones, la sesión, la repetición, el perfil de usuario y su interacción con el resto de factores; para evaluar las 3 hipótesis. Además, se ha realizado un análisis de correlaciones entre las variables de los distintos niveles para definir un modelo de usabilidad. A partir de este trabajo, se han extraído ocho resultados: 1 - Las recomendaciones elegidas no dependían del sitio web y su presencia no está correlacionada con el nivel de accesibilidad. Por tanto, el cumplimiento de los requisitos de accesibilidad no asegura que una web sea usable. 2 - El efecto de algunas recomendaciones , como "Ir arriba" o "Señalar y hacer clic", no estaba claro o incluso tenían un efecto negativo. Estos resultados refuerzan la necesidad de validar las recomendaciones de experto mediante la participación de usuarios, validando la hipótesis 1. 3 - Si bien la mayoría de recomendaciones mejoran la usabilidad para los usuarios con limitación motora; muchas de las recomendaciones no tienen ningún efecto o incluso un efecto negativo en los usuarios control; validando la hipótesis 2. El Diseño Universal es una buena aproximación pero es necesario personalizar el diseño a los usuarios. 4 - Las nuevas metodologías propuestas permiten detectar el efecto de todas la recomendaciones web y su interacción con el perfil de usuario con el nivel de significación más alto (p<0,001). Por lo tanto, son mucho más sensibles que las aproximaciones tradicionales, validando la hipótesis 3. 5 - La finalización de la tarea y el tiempo empleado, el número de fijaciones y la variabilidad del ritmo cardíaco permiten caracterizar los procesos de adaptación y aprendizaje. 6 - El modelo de usabilidad propuesto varía en función del perfil de usuario. El número de fijaciones y el tiempo empleado son las variables más correlacionadas para los sujetos control; mientras que las conductividad de la piel y EMG facial, y la longitud de los sacádicos son las más correlacionadas para los usuarios con limitación motora. 7 - Se han encontrado diversos problemas o limitaciones asociados a la interacción entre aspectos estéticos y de usabilidad. A modo de conclusión, es necesario validar las actuales recomendaciones de usabilidad mediante la participación de usuarios y tener en cuenta sus características. Además, el análisis de la respuesta fisiológica y la mirada permite complementar y mejorar la información / [CA] Encara que s'han realitzat esforços per millorar l'Accessibilitat de les pàgines web per a les persones amb discapacitat, això no assegura que la interacció sigui senzilla, intuïtiva i satisfactòria. Per a això és necessari millorar la usabilitat web, que comporta diversos conceptes com a efectivitat, eficiència, satisfacció i aprenentatge. Existeixen diverses guies amb recomanacions proporcionades per experts. No obstant això, en molts casos, aquestes recomanacions no han estat validades mitjançant usuaris, i gairebé sempre es limita a l'ús de metodologies subjectives o variables bàsiques. En aquesta Tesi es proposa l'ús de tecnologies innovadores, com l'anàlisi de la resposta fisiològica i el seguiment de la mirada, per extreure informació de detall en temps real durant la interacció amb la web; permetent analitzar les 3 hipòtesis: (1) les recomanacions d'expert necessiten ser validades per usuaris, (2) aquestes recomanacions depenen del perfil d'usuari, i (3) les noves variables propostes permeten detectar millor l'efecte de les recomanacions que les tradicionals. Per a això, s'ha plantejat un pla de treball: (1) Revisió de l'estat de l'art per recopilar recomanacions de usabilitat i variables; (2) Selecció i avaluació de les recomanacions més comunes; (3) Posada a punt d'un disseny experimental i un protocol per controlar la presència de les recomanacions i avaluar el seu efecte, mitjançant la participació de 20 usuaris; (4) S'ha definit un model comú per a cada variable amb els següents factors: les 7 recomanacions, la sessió, la repetició, el perfil d'usuari i la seva interacció amb la resta de factors; per avaluar les 3 hipòtesis de partida. A més, s'ha realitzat una anàlisi de correlacions entre les variables dels diferents nivells per definir un model de usabilitat. A partir d'aquest treball, s'han extret vuit resultats: 1 - Les recomanacions triades no depenien del lloc web i la seva presència no està correlacionada amb el nivell d'accessibilitat. Per tant, el compliment dels requisits d'accessibilitat no assegura que una web sigui usable. 2 - L'efecte d'algunes recomanacions , com "Anar dalt" o "Assenyalar i fer clic", no estava clar o fins i tot tenien un efecte negatiu. Aquests resultats reforcen la necessitat de validar les recomanacions d'expert mitjançant la participació d'usuaris, validant la hipòtesi 1. 3 - Si bé la majoria de recomanacions milloren la usabilitat per als usuaris amb limitació motora; moltes de les recomanacions no tenen cap efecte o fins i tot un efecte negatiu en els usuaris control; validant la hipòtesi 2. El Disseny Universal és una bona aproximació però és necessari personalitzar el disseny als usuaris. 4 - Les noves metodologies proposades permeten detectar l'efecte de totes la recomanacions web i la seva interacció amb el perfil d'usuari amb el nivell de significació més alt (p<0,001). Per tant, són molt més sensibles que les aproximacions tradicionals, validant la hipòtesi 3. 5 - La finalització de la tasca i el temps emprat, el nombre de fixacions i la variabilitat del ritme cardíac permeten caracteritzar els processos d'adaptació i aprenentatge. 6 - El model de usabilitat proposat varia en funció del perfil d'usuari. El nombre de fixacions i el temps emprat són les variables més correlacionades per als subjectes control; mentre que les conductivitat de la pell i la EMG facial, i la longitud dels sacàdics són les més correlacionades per als usuaris amb limitació motora. 7 - S'han trobat diversos problemes o limitacions associats a la interacció entre aspectes estètics i de usabilitat. A manera de conclusió, és necessari validar les actuals recomanacions de usabilitat mitjançant la participació d'usuaris i tenir en compte les seves característiques. A més, l'anàlisi de la resposta fisiològica i la mirada permet complementar i millorar la informació aportada mitjançant les variables tradicionals. / Laparra Hernandez, J. (2015). Evaluación de la usabilidad web mediante el análisis de la mirada y la respuesta fisiológica. Influencia de las características del usuario [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/51459
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Desarrollo de procedimientos de valoración funcional mediante sensores portables. Estudios de aplicación en enfermedades neurodegenerativas: Parkinson y Alzheimer.

Pedrero Sánchez, José Francisco 23 January 2024 (has links)
[ES] La valoración funcional es fundamental en la evaluación y seguimiento de patologías musculoesqueléticas y neurológicas, ya que permite conocer, entre otras cosas, la forma de caminar de una persona, su equilibrio y su fuerza muscular; esto facilita la prescripción de tratamientos rehabilitadores o intervenciones quirúrgicas. En el caso de las personas mayores, esta evaluación adquiere mayor importancia, ya que la Organización Mundial de la Salud (OMS) considera que la salud en las personas mayores se mide en términos de función; es parte fundamental de una valoración geriátrica integral y permite evaluar la fragilidad de las personas mayores mediante la capacidad para realizar actividades diarias. Mediante una evaluación funcional temprana y continua se puede promover un envejecimiento saludable, prevenir y diagnosticar de forma precoz posibles declives en la función, mejorando así la calidad de vida y manteniendo la independencia de las personas mayores durante el mayor tiempo posible. En la presente tesis doctoral se presenta el desarrollo de una metodología instrumentada de valoración funcional para las personas mayores. Una herramienta ágil y portable que, lejos de ser una metodología diagnóstica, puede servir de soporte para la toma de decisiones clínicas ante múltiples patologías del sistema locomotor y que permite clasificar y predecir en base a la funcionalidad del sistema musculoesquelético, el grado de alteración. Se ha llevado a cabo una serie de estudios con diferentes grupos de personas mayores: con enfermedad de Alzheimer, Parkinson y personas mayores frágiles con riesgo de sufrir una caída. El objetivo principal de los diferentes estudios era objetivar y determinar la capacidad de realizar algunas de las actividades funcionales básicas, como el equilibrio, la marcha, el giro para sentarse y levantarse de una silla en comparación con personas sanas de la misma edad; el objetivo secundario era estudiar la fiabilidad del procedimiento en estas poblaciones, así como generar una serie de modelos matemáticos basados tanto en estadística tradicional como en redes neuronales combinando diferentes tipologías de datos. Los aspectos más destacables de esta metodología son, por una parte, la inclusión de la valoración de actividades de la vida diaria con la duración reducida de la prueba, que es inferior a 2 minutos, lo que la hace más práctica y viable en el ámbito clínico y, en segundo lugar, que se trata de una instrumentación sencilla que consta de un único sensor embebido en un smartphone, que es capaz de gestionar todo el proceso de registro y realizar los cálculos necesarios para analizar las medidas obtenidas. Con todo ello se pone de manifiesto la utilidad del procedimiento y la viabilidad de los modelos desarrollados para la valoración funcional de personas mayores en un entorno clínico. / [CA] La valoració funcional és fonamental en l'avaluació i seguiment de patologies musculoesquelètiques i neurològiques, ja que permet conéixer, entre altres coses, la forma de caminar d'una persona, el seu equilibri i la seua força muscular; això facilita la prescripció de tractaments rehabilitadors o intervencions quirúrgiques. En el cas de les persones majors, aquesta avaluació adquireix major importància, ja que l'Organització Mundial de la Salut (OMS) considera que la salut en les persones majors es mesura en termes de funció; és part fonamental d'una valoració geriàtrica integral i permet avaluar la fragilitat de les persones majors mitjançant la capacitat per realitzar activitats diàries. Mitjançant una avaluació funcional precoç i contínua es pot promoure un envelliment saludable, prevenir i diagnosticar de forma precoç possibles deterioraments en la funció, millorant així la qualitat de vida i mantenint la independència de les persones majors durant el major temps possible. En la present tesi doctoral es presenta el desenvolupament d'una metodologia instrumentada de valoració funcional per a les persones majors, eina àgil i portàtil que, lluny de ser una metodologia diagnòstica, pot servir de suport per a la presa de decisions clíniques davant múltiples patologies del sistema locomotor i que permet classificar i predir en base a la funcionalitat del sistema musculoesquelètic, el grau d'alteració. S'han dut a terme una sèrie d'estudis amb diferents grups de persones majors: amb malaltia d'Alzheimer, Parkinson i persones majors fràgils amb risc de patir una caiguda. L'objectiu principal dels diferents estudis era objectivar i determinar la capacitat per a realitzar algunes de les activitats funcionals bàsiques, com l'equilibri, la marxa, el gir per seure i aixecar-se d'una cadira en comparació amb persones sanes de la mateixa edat; l'objectiu secundari era estudiar la fiabilitat del procediment en aquestes poblacions, així com generar una sèrie de models matemàtics basats tant en estadística tradicional com en xarxes neuronals, combinant diferents tipologies de dades. Els aspectes més destacables d'aquesta metodologia són, d'una banda, la inclusió de la valoració d'activitats de la vida quotidiana amb la duració reduïda de la prova, que és inferior a 2 minuts, la qual cosa la fa més pràctica i viable en l'àmbit clínic i, en segon lloc, que es tracta d'una instrumentació senzilla que consta d'un únic sensor embegut en un \textit{smartphone}, que és capaç de gestionar tot el procés de registre i realitzar els càlculs necessaris per analitzar les mesures obtingudes. Amb tot això es posa de manifest la utilitat del procediment i la viabilitat dels models desenvolupats per a la valoració funcional de persones majors en un entorn clínic. / [EN] Functional assessment is fundamental in the evaluation and monitoring of musculoskeletal and neurological pathologies, as it allows understanding a person's gait, balance, and muscular strength. This facilitates the prescription of rehabilitative treatments or surgical interventions. In the case of older adults, this assessment becomes even more important, as the World Health Organization (WHO) considers that health in older individuals is measured in terms of function, which is a fundamental part of a comprehensive geriatric assessment and allows evaluating frailty in older adults based on their ability to perform daily activities. Through early and continuous functional assessment, healthy aging can be promoted, and possible declines in function can be prevented and diagnosed early, thus improving quality of life and maintaining independence in older adults for as long as possible. This doctoral thesis presents the development of an instrumented methodology for functional assessment in older adults, which is an agile and portable tool that, far from being a diagnostic methodology, can support clinical decision-making regarding multiple pathologies of the musculoskeletal system. It enables classification and prediction of the degree of impairment based on the functionality of the musculoskeletal system. A series of studies have been conducted involving different groups of older adults: those with Alzheimer's disease, Parkinson's disease, and frail older adults at risk of falling. The main objective of these studies was to objectively determine the ability to perform functional activities such as balance, gait, turning to sit and stand from a chair, in comparison with healthy individuals of the same age. The secondary objective was to study the reliability of the procedure in these populations and to generate a series of mathematical models based on both traditional statistical methods and neural networks, combining different types of data. The most notable aspects of this methodology are, firstly, the inclusion of assessment of activities of daily living within a shortened testing duration of less than 2 minutes, making it more practical and feasible in a clinical setting. Secondly, it involves a simple instrumentation consisting of a single sensor embedded in a smartphone, capable of managing the entire registration process and performing the necessary calculations to analyze the obtained measurements. All of this highlights the usefulness of the procedure and the feasibility of the developed models for functional assessment of older adults in a clinical environment. / El proyecto ha sido coordinado por el Instituto de Biomecánica de Valencia y financiado por el IVACE en el marco del programa de ayudas dirigidas a centros tecnológicos para el ejercicio 2016, cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) en un porcentaje del 50% a través del Programa Operativo FEDER de la Comunitat Valenciana 2014-2020. Ref: IMDECA/2016/16 / Pedrero Sánchez, JF. (2023). Desarrollo de procedimientos de valoración funcional mediante sensores portables. Estudios de aplicación en enfermedades neurodegenerativas: Parkinson y Alzheimer [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202450
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Development of Hybrid Optimization Techniques of Mechanical Components Employing the Cartesian Grid Finite Element Method

Muñoz Pellicer, David 15 February 2024 (has links)
Tesis por compendio / [ES] Esta tesis explora enfoques innovadores para la optimización estructural, abarcando una variedad de algoritmos de optimización comúnmente utilizados en el campo. Se centra específicamente en la optimización de forma (SO) y la optimización de topología (TO). La primera contribución de esta tesis gira en torno a garantizar y mantener un nivel deseado de precisión durante todo el proceso de TO y la solución propuesta. Al establecer confianza en los componentes sugeridos por el algoritmo de TO, nuestra atención puede centrarse en la siguiente contribución. La segunda contribución de esta tesis tiene como objetivo establecer una comunicación efectiva entre los algoritmos de TO y SO. Para lograr esto, nuestro objetivo es convertir directamente la distribución óptima de materiales propuesta por el algoritmo de TO en geometría. Posteriormente, optimizamos la geometría utilizando algoritmos de SO. Facilitar una comunicación fluida entre estos dos algoritmos presenta un desafío complejo, que abordamos proponiendo una metodología basada en aprendizaje automático. Este enfoque busca extraer un número reducido de modos geométricos que pueden servir como parametrización para la geometría, lo que permite su optimización mediante algoritmos de SO. Por último, la tercera contribución recoge algunas de las ideas previas y las lleva un paso hacia delante. La metodología propuesta tiene como objetivo derivar nuevos componentes a través de enfoques basados en el conocimiento existente en lugar de depender únicamente de procesos de TO basados en la física. Sostenemos que este conocimiento se puede obtener del histórico de diseños empleados por una determinada empresa, ya que retienen un valioso conocimiento inmaterial. Esta metodología también se basa en algoritmos de aprendizaje automático, pero también consideramos técnicas para analizar datos de alta dimensionalidad y estrategias de interpolación más adecuadas. / [CA] Aquesta tesi explora enfocaments innovadors per a l'optimització estructural, abastant una varietat d'algorismes d'optimització comunament utilitzats en el camp. Se centra específicament en l'optimització de forma (SO) i l'optimització de topologia (TO). La primera contribució d'aquesta tesi gira entorn de garantir i mantenir un nivell desitjat de precisió durant tot el procés de TO i la solució proposada. En establir confiança en els components suggerits per l'algorisme de TO, la nostra atenció pot centrar-se en la següent contribució. La segona contribució d'aquesta tesi té com a objectiu establir una comunicació efectiva entre els algorismes de TO i SO. Per a aconseguir això, el nostre objectiu és convertir directament la distribució òptima de materials proposta per l'algorisme de TO en geometria. Posteriorment, optimitzem la geometria utilitzant algorismes de SO. Facilitar una comunicació fluida entre aquests dos algorismes presenta un desafiament complex, que abordem proposant una metodologia basada en aprenentatge automàtic. Aquest enfocament busca extreure un nombre reduït de maneres geomètriques que poden servir com a parametrització per a la geometria, la qual cosa permet la seua optimització mitjançant algorismes de SO. Finalment, la tercera contribució recull algunes de les idees prèvies i les porta un pas cap endavant. La metodologia recomanada té com a objectiu derivar nous components a través d'enfocaments basats en el coneixement existent en lloc de dependre únicament de processos de TO basats en la física. Sostenim que aquest coneixement es pot obtenir de l'històric de dissenys emprats per una determinada empresa, ja que retenen un valuós coneixement immaterial. Aquesta metodologia també es basa en algorismes d'aprenentatge automàtic, però també considerem tècniques per a analitzar dades d'alta dimensionalitat i estratègies d'interpolació més adequades. / [EN] This thesis explores innovative approaches for structural optimization, encompassing a variety of commonly used optimization algorithms in this field. It specifically focuses on shape optimization (SO) and topology optimization (TO). The first contribution of this research revolves around ensuring and maintaining a desired level of accuracy throughout the TO process and the proposed solution. By establishing confidence in the suggested components of the TO algorithm, our attention can then shift to the subsequent contribution. The second contribution of this thesis aims to establish effective communication between TO and SO algorithms. To achieve this, our goal is to directly convert the optimal material distribution proposed by the TO algorithm into geometry. Subsequently, we optimize the geometry using SO algorithms. Facilitating seamless communication between these two algorithms presents a non-trivial challenge, which we address by proposing a machine learning-based methodology. This approach seeks to extract a reduced number of geometric modes that can serve as a parameterization for the geometry, enabling further optimization by SO algorithms. Lastly, the third contribution builds upon the previous idea, taking it a step forward. The proposed methodology aims to derive new components through knowledge-based approaches instead of relying solely on physics-based TO processes. We argue that this knowledge can be acquired from the historical designs employed by a given company as they retain invaluable immaterial know-how. This methodology also relies on machine learning algorithms, but we also consider techniques for analyzing high-dimensional data and more suitable interpolation strategies. / The authors gratefully acknowledge the financial support of Conselleria d’Educació, Investigació, Cultura i Esport, Generalitat Valenciana, project Prometeo/2016/007, Prometeo/2021/046 and CIAICO/2021/226. Ministerio de Economía, Industria y Competitividad project DPI2017-89816-R and Ministerio de Educación FPU16/07121. / Muñoz Pellicer, D. (2024). Development of Hybrid Optimization Techniques of Mechanical Components Employing the Cartesian Grid Finite Element Method [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202661 / Compendio
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Estimación de parámetros dinámicos en robots manipuladores

Benimeli Andreu, Francisco Javier 07 May 2008 (has links)
La identificación de los parámetros dinámicos que constituyen el modelo dinámico de un robot manipulador tiene por objeto la estimación de valores precisos de dichos parámetros a partir de medidas experimentales del movimiento del robot, siendo éste el único procedimiento práctico que permite la obtención de valores fiables de los mismos cuando el sistema mecánico presenta una mínima complejidad. La importancia de la identificación de parámetros dinámicos se manifiesta especialmente tanto en aplicaciones de control por dinámica inversa como en simulación dinámica. En esta tesis, se aborda la identificación de parámetros dinámicos, tanto desde el punto de vista teórico como experimental, en robots manipuladores con configuración de cadena cinemática abierta. Por una parte, se desarrolla el modelo dinámico de un robot manipulador a partir de las ecuaciones de la dinámica de acuerdo al formalismo de Gibbs-Appell. Para ello, se asume el robot constituido por barras rígidas, modelándose independientemente el comportamiento dinámico de los actuadores. Se consideran asimismo algunos modelos de fricción lineales con respecto a sus coeficientes con objeto de modelar los fenómenos de fricción en los nudos. Posteriormente, las ecuaciones que constituyen dicho modelo dinámico son reescritas de forma lineal respecto a los parámetros dinámicos a identificar y en forma matricial, a fin de permitir la posterior aplicación de técnicas numéricas tanto de análisis y reducción como de resolución del sistema de ecuaciones así constituido. Por otra parte, se tratan algunos aspectos fundamentales de la identificación de parámetros dinámicos tanto a nivel teórico como práctico. Así, se aborda la generación de trayectorias optimizadas, recurriéndose a la parametrización de las mismas mediante series finitas de Fourier, lo cual permite beneficiarse del carácter periódico de éstas. Asimismo, se propone un procedimiento para la resolución del sistema de ecuaciones mediante el cual se asegura l / Benimeli Andreu, FJ. (2005). Estimación de parámetros dinámicos en robots manipuladores [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1995
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MULTIBODY APPROACH FOR RAILWAY DYNAMIC ANALYSIS

Elsayed Abdel Hameed Amer Shaltout, Ramy 14 March 2013 (has links)
En este trabajo se ha llevado a cabo el desarrollo de una herramienta computacional para la simulación dinámica de vehículos ferroviarios. El modelo está basado en técnicas multicuerpo debidas a Shabana. Con respecto a otras metodologías existentes, la propuesta hace uso de un conjunto de sistemas de referencia que permite el empleo de coordenadas independientes sin la posibilidad de configuraciones singulares debidas a grandes giros. El conjunto de sistemas de referencia sirve de base para formular de manera precisa el problema de contacto rueda-carril. El programa está diseñado para considerar de forma flexible distintas configuraciones de vehículo así como diversas geometrías de trazado. La estructura del programa está abierta a cambios orientados a la mejora del modelo de contacto rueda-carril o a la implementación de la dinámica estructural de la vía. Se ha implementado un modelo eficiente que permite detectar con precisión las coordenadas de los puntos en contacto localizados en la interfase entre la rueda y el carril. La herramienta de simulación desarrollada en esta tesis se ha aplicado para diferentes casos-estudio con el objetivo de validar la idoneidad de la metodología propuesta en el análisis del sistema ferroviario. Se ha realizado una comparación entre los resultados obtenidos por la herramienta de simulación presentada y los resultados ofrecidos por varios programas comerciales de simulación dinámica en el análisis del vehículo de Manchester Benchmark. Además, la herramienta se ha empleado para desarrollar un análisis dinámico del vehículo de la locomotora TGV y los resultados obtenidos se han comparado con los ofrecidos por el programa comercial SIMPACK para el mismos modelo de vehículo, bajo las mismas condiciones de operación. Finalmente, sobre la base de la calidad de los resultados, se puede concluir que la herramienta de simulación es fiable y eficiente para emplearse en el análisis dinámico de los diferentes sistemas ferroviarios. / Elsayed Abdel Hameed Amer Shaltout, R. (2013). MULTIBODY APPROACH FOR RAILWAY DYNAMIC ANALYSIS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/27622
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Modelos dinámicos avanzados de ejes ferroviarios

Martínez Casas, José 09 December 2013 (has links)
En esta Tesis se aborda el estudio de la interacción dinámica de un vehículo ferroviario con la vía a través de la incorporación en el modelado de la flexibilidad de los elementos que componen el sistema. La dinámica acoplada del vehículo con la vía determina algunos problemas importantes de la ingeniería ferroviaria como son el ruido de rodadura y la generación de determinados desgastes anormales de la rueda y del carril, lo cual afecta a la seguridad, al impacto ambiental y al coste de la explotación. Las principales contribuciones de esta Tesis se enmarcan en el modelado del eje montado donde, además de la flexibilidad, se consideran los efectos inerciales asociados al giro. Los trabajos realizados abarcan desde la profundización en el campo de la Mecánica de Rotores en el que se fundamentan los modelos del eje montado, hasta la aplicación a los casos de interés industrial que las hipótesis adoptadas más avanzadas hacen posible plantear. Para la obtención de la ecuación del movimiento del eje se propone una metodología para sólidos de revolución basada en el uso de un sistema de coordenadas en el que, aprovechando la simetría axial, se utilizan las geometrías deformadas modales en ejes fijos como base para definir el desplazamiento de una partícula en función de su posición espacial en la configuración no deformada (planteamiento modal Euleriano). Al estar formulado en coordenadas espaciales fijas, el modelo es eficiente en aquellos casos en los que hay interacción entre el sólido rotatorio con una estructura no rotatoria, tal como corresponde al caso de un eje ferroviario con la vía. Las hipótesis adoptadas permiten considerar tanto la dinámica cuando el sólido describe una trayectoria arbitraria añadida al movimiento de rotación como el efecto del amortiguamiento interno. La adopción de un sistema de coordenadas de trayectoria que se mueve según el eje de la vía en combinación con el planteamiento modal Euleriano, han hecho posible obtener una formulación del eje montado en curva cuyo coste computacional asociado es muy bajo. Para ello se desarrolla la ecuación del movimiento adoptando la hipótesis de pequeños desplazamientos con respecto al sistema de trayectoria, e incorporando un modelo de contacto rueda-carril flexible basado en el método de penalti, que considera los perfiles reales de la rueda y del carril. El modelado general del sistema se lleva a cabo adoptando técnicas de subestructuración en las que los diferentes subsistemas se formulan de manera separada, acoplándose posteriormente a través de las fuerzas que se transmiten entre ellos. En el modelo de la vía se adoptan condiciones de contorno cíclicas que reducen el efecto de borde asociado a la longitud finita de ésta. Los modelos permiten la posibilidad de considerar tanto una vía recta como una vía curva de radio constante. Los trabajos muestran resultados asociados a determinados casos prácticos que dan origen a la dinámica de alta frecuencia del sistema vía - masas no suspendidas. Se abordan los efectos de las irregularidades de la banda de rodadura y del camino de rodadura en el carril, tales como los planos de rueda (o planos de bloqueo), la corrugación del carril (o desgaste ondulatorio) y la presencia de defectos pseudoaleatorios de onda media o corta (rugosidad). Las simulaciones presentadas en esta Tesis muestran el cálculo de las tensiones en el cuerpo del eje y las fuerzas en el contacto rueda-carril. / Martínez Casas, J. (2013). Modelos dinámicos avanzados de ejes ferroviarios [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34343

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