[EN] Abstract Knowledge of the dynamic parameters of mechanical systems is required in different applications, particularly in the simulation and control problems. The Department of Mechanical and Materials Engineering at the Polytechnic University of Valencia has worked for several years in identification of dynamic parameters of serial and parallel robots. With this thesis it is to continue the process of identification of dynamic parameters, now on other mechanical systems. Given that mainly the mechanisms that make the systems and machines are closed kinematic chain, in this work the standard identification methods are discussed and a new methodology for identification of dynamic parameters is raised when the closed chain is low mobility. After obtaining the dynamic model as a linear system with respect to the dynamic parameters, a model based on parameters that can be solved by numerical methods such as least squares. The determination of this model based on parameters depends on the linear dependence relations between the dynamic parameters. These relationships and the base parameters can be obtained by symbolic and numerical methods. In this thesis the standard methodology for the identification from the singular value decomposition, and a symbolic approach based on the concept of transfer of inertial properties is applied for obtaining base parameters. The advantages of applying symbolic methods are corroborated with the application of both methods on a closed chain of low mobility such as the automotive suspension. Because models in base parameters are ill-conditioned, they are unfit for identification of dynamic parameters; it seeks to reduce this feature reducing the model. For this purpose, the system uses the criteria given by the dynamic contribution index of each parameter. This index accounts for the effect of the parameter on the generalized forces of the system. The reduction applied criterion requires an initial approximation of the dynamic parameters. It has been found that the use of this criterion is not significantly affected by the approach used when symbolic expressions of the base parameters are known. Such is the case of models obtained by inertial transfers. The comparison between the different models developed, supports the conclusion that the models obtained through the symbolic methods have lower prediction errors and are insensitive to the initial approach. / [ES] Resumen Conocer los parámetros dinámicos de los sistemas mecánicos es indispensable en diferentes aplicaciones, particularmente en las tareas de simulación y control. En el Departamento de Ingeniería Mecánica y Materiales de la Universidad Politécnica de Valencia se ha trabajado durante varios años en identificación de parámetros dinámicos de robots serie y paralelo. Con la presente tesis se pretende continuar con el proceso de identificación de parámetros dinámicos, ahora sobre otro tipo de sistemas mecánicos. Teniendo en cuenta que la gran mayoría de mecanismos que conforman los sistemas y las máquinas son de cadena cinemática cerrada, en este trabajo se analizan las metodologías de identificación existente y se plantea una nueva metodología de identificación para cuando la cadena cerrada es de baja movilidad. Una vez obtenido el modelo dinámico como sistema lineal respecto a los parámetros dinámicos, se determina un modelo en parámetros base que puede ser resuelto a través de métodos numéricos como mínimos cuadrados. La determinación de este modelo en parámetros base depende de las relaciones de dependencia lineal que se tienen entre los parámetros dinámicos. Estas relaciones, y por tanto, los conjuntos de parámetros base pueden obtenerse a través de metodologías simbólicas y numéricas. En esta tesis se aplica la metodología estándar de identificación a partir de la descomposición en valores singulares, y una metodología simbólica a partir del concepto de trasferencia de propiedades inerciales, para obtener modelos en parámetros base. Las ventajas de aplicar métodos simbólicos sobre los numéricos son evidenciadas y corroboradas con la aplicación de ambas metodologías sobre una cadena cerrada de baja movilidad como lo es la suspensión de un vehículo automóvil. Como los modelos en parámetros base presentan altos condicionamientos numéricos que los hacen impropios para tareas de identificación, se busca disminuir esta característica reduciendo el modelo. Para ello, se aplica como criterio el ordenamiento dado por el índice de contribución dinámica de cada parámetro. Este índice da cuenta del efecto del parámetro sobre las fuerzas generalizadas del sistema. El criterio de reducción aplicado requiere de una aproximación inicial de los parámetros dinámicos. Se ha podido comprobar que la utilización de este criterio no se ve afectada significativamente por la aproximación utilizada cuando se conocen las expresiones simbólicas de los parámetros base. Tal es el caso de los modelos obtenidos por transferencias inerciales. La comparación entre los diferentes modelos elaborados, permiten afirmar que los modelos obtenidos a través de los métodos simbólicos presentan menores errores de predicción y son poco sensibles a la aproximación inicial. / [CA] Resum Coneixer els parametros dinamics dels sistemes mecanics es indispensable en diferents aplicacions, particularment en les tasques de simulació i control. En el Departament d'Ingenieria Mecanica i Materials de l'Universitat Politecnica de Valencia s'ha treballat durant varis anys en identificació de paràmetres dinàmics de robots serie i paralel. En el present TESIS es pretén continuar en el proces d'identificació de paràmetres dinámics, ara sobre atre tipo de sistemes mecanics. Tenint en conte que la gran majoria de mecanismes que conformen els sistemes i les maquines son de cadena cinematica tancada, en este treball s'analisen les metodologies d'identificació existent i se planteja una nova metodologia d'identificació per a quan la cadena tancada es de baixa movilitat. Despres d'obtingut el model dinàmic com sistema llinial respecte als paràmetres dinàmics, se determina un model en paràmetres base que pot ser resolt a través de metodos numerics com minims quadrats. La determinació d'este model en paràmetres base depen de les relacions de dependencia llinial que se tenen entre els paràmetros dinàmics. Estes relacions, i per tant, els conjunts de paràmetres base poden obtindre's a través de metodologies simboliques i numeriques. En este treball s'aplica la metodologia estandart d'identificació a partir de la descomposició en valors singulars, i una metodologia simbolica a partir del concepte de transferencia de propietats inerciales, per a obtindre models en paràmetres base. Les ventages d'aplicar metodos simbolics sobre els numerics son evidenciades i corroborades en l'aplicació d'abdos metodologies sobre una cadena tancada de baixa movilitat com ho es la suspensió d'un vehicle automovil. Com els models en paràmetres base presenten alts condicionaments numerics que els fan impropis per a tasques d'identificació, se busca disminuir esta caracteristica reduint el model. Per a aixó, s'aplica com criteri l'ordenament donat per l'index de contribució dinàmica de cada paràmetre. Este index dona conte de l'efecte del paràmetre sobre les forces generalisades del sistema. El criteri de reducció aplicada requerix d'una aproximació inicial dels paràmetros dinàmics. S'ha pogut comprovar que l'utilisació d'este criteri no se veu afectada significativament per l'aproximació utilisada quan se coneixen les expressions simboliques dels paràmetres base. Tal es el cas dels models obtinguts per transferencies inerciales. La comparança entre els diferents models elaborats, permeten afirmar que els models obtinguts a través dels metodos simbòlics presenten menors erros de predicció i son poc sensibles a l'aproximació inicial. / Mejía Calderón, LA. (2016). Metodología para la identificación de parámetros dinámicos en sistemas mecánicos de baja movilidad: Aplicación a una suspensión de vehículo automóvil [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62352

Las aplicaciones industriales demandan cada vez más de una mayor precisión por lo que se debe de disponer de robots con controladores robustos basados en el conocimiento del modelo dinámico. Por otra parte, si se requieren simulaciones realistas se debe disponer de modelos dinámicos precisos para así evaluar con mayor certeza los posibles escenarios de operación de dichos robots antes de su puesta en práctica en el proceso industrial. La precisión del modelo dinámico depende en gran medida de la certeza con la que se puedan determinar los parámetros dinámicos del modelo, esto es: masas, localización del centro de gravedad, términos de inercia y parámetros de fricción. Entre las técnicas que se han propuesto para su determinación, la identificación de parámetros dinámicos por medio de métodos experimentales es la que ha proporcionado mejores resultados. Dichas técnicas de identificación han sido aplicadas en mayor medida a la determinación de los parámetros dinámicos de los robots seriales, siendo su aplicación a robots paralelos más escasa. En la presente tesis se propone una metodología completa para la identificación de parámetros dinámicos de robots paralelos basada en un conjunto de parámetros significativos. Los aspectos más relevantes de la metodología propuesta se pueden resumir en: 1) A partir de la identificación de parámetros considerando un modelo dinámico subyacente completo, ir reduciendo dicho modelo a partir de consideraciones estadísticas, 2) Imponer la condición de factibilidad física a los parámetros que se van a identificar. Los experimentos han sido realizados sobre dos tipos de robots paralelos, específicamente, robots paralelos completos de tres grados de libertad, a saber; un robot de configuración 3-RPS, que se disponía de trabajos previos, y de un robot de configuración 3-PRS. Este último fue proyectado en el marco experimental del presente trabajo. La aplicación de la estrategia metodológica propuesta permitió obtener modelos reducidos, los cuales se han verificado mediante la resolución del problema dinámico inverso y posterior comparación entre las fuerzas generalizadas y las acciones de control reales. Así mismo, se ha procedido a la formulación del problema dinámico directo considerando los conjuntos de parámetros identificados. En ambos casos, la respuesta del sistema muestra un elevado grado de concordancia con los resultados reales. / Díaz Rodríguez, MÁ. (2009). Identificación de parámetros dinámicos de robots paralelos basada en un conjunto de parámetros significativos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/6344

[ES] El acceso a una atención sanitaria de alta calidad es un marcador importante del desarrollo de las sociedades humanas. Los aportes tecnológicos a la medicina han mostrado un potencial relevante para descubrir procedimientos efectivos a nivel preventivo, diagnóstico y terapéutico. En particular, los métodos computacionales permiten el procesamiento eficaz de datos médicos y, por tanto, pueden modelar sistemas biológicos complejos. Esto ha influido en el desarrollo de la Medicina Personalizada (MP) durante las últimas décadas, donde la obtención de conocimiento específico de cada caso permite realizar intervenciones a medida, todo ello a un coste de recursos accesible. La simulación de remodelación ósea es un campo prometedor en el contexto de la MP. Predecir un proceso de adaptación ósea en un caso concreto puede dar lugar a numerosas aplicaciones en el campo de las enfermedades óseas, tanto a nivel clínico como experimental. Mediante la combinación del Método de Elementos Finitos (FEM) y los algoritmos de remodelación ósea, es posible obtener modelos numéricos de un hueso específico a partir de datos médicos (por ejemplo, una tomografía computarizada). Todo ello puede dar lugar a una revolución en la medicina personalizada. / [CA] L'accés a una atenció sanitària d'alta qualitat és un marcador important del desenvolupament de les societats humanes. Les aportacions tecnològiques a la medicina han mostrat un potencial rellevant per a descobrir procediments efectius a nivell preventiu, diagnòstic i terapèutic. En particular, els mètodes computacionals permeten el processament eficaç de dades mèdiques i, per tant, poden modelar sistemes biològics complexos. Això ha influït en el desenvolupament de la Medicina Personalitzada (MP) durant les últimes dècades, on l'obtenció de coneixement específic de cada cas permet realitzar intervencions a mesura, tot això a un cost de recursos accessible. La simulació de remodelació òssia és un camp prometedor en el context de la MP. Predir un procés d'adaptació òssia en un cas concret pot donar lloc a nombroses aplicacions en el camp de les malalties òssies, tant a nivell clínic com experimental. Mitjançant la combinació del Mètode d'Elements Finits (*FEM) i els algorismes de remodelació òssia, és possible obtindre models numèrics d'un os específic a partir de dades mèdiques (per exemple, una tomografia computada). Tot això pot donar lloc a una revolució en la medicina personalitzada. / [EN] Access to high-quality healthcare is an important marker of the development of human societies. Technological contributions to medicine have shown relevant potential to discover effective procedures at a preventive, diagnostic and therapeutic level. In particular, computational methods enable efficient processing of medical data and can therefore model complex biological systems. This has influenced the development of Personalized Medicine (PM) over recent decades, where obtaining specific knowledge of each case allows for tailored interventions, all at an affordable resource cost. Simulation of bone remodeling is a promising field in the context of PM. Predicting a bone adaptation process in a specific case can lead to numerous applications in the field of bone diseases, both clinically and experimentally. By combining the Finite Element Method (FEM) and bone remodeling algorithms, it is possible to obtain numerical models of a specific bone from medical data (for example, a CT scan). All of this can lead to a revolution in personalized medicine. / Thanks to the Valencian funding programme FDGENT/2018, for providing economic resources to develop this long-term work. / Gutiérrez Gil, J. (2023). Personalization of Bone Remodelling Simulation Models for Clinical Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202059