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Diseño mecánico de una prótesis activa transfemoralMedina Barrenechea, Samuel 12 May 2017 (has links)
Las prótesis activas de miembro inferior buscan ejercer sobre el muñón de la persona amputada movimientos y reacciones similares a las que produce un miembro sano. Esto se logra por medio de sistemas que brindan potencia a las articulaciones, a diferencia de las prótesis pasivas. La finalidad de reproducir movimientos y reacciones similares a la de un miembro inferior es reducir el costo metabólico que puede demandar el emplear una prótesis pasiva y reducir las lesiones en otras partes del cuerpo producto de requerir mayor esfuerzo y movimientos anormales para suplir la función que brinda un miembro inferior sano. El objetivo de este trabajo es presentar el diseño mecánico de una prótesis activa transfemoral. El diseño fue concebido para que la prótesis pueda realizar rutinas de marcha en estado activo. Para rutinas como bipedestación y sedestación la prótesis se comporta de forma pasiva.
El presente trabajo presenta un marco teórico de la marcha de la persona, las características de proyectos actuales de prótesis activas de miembro inferior, un método de obtención de reacciones en las articulaciones a partir de información obtenida de un análisis de marcha y la información de la persona modelo, la aplicación de la metodología de diseño empleada, el diseño de los sistemas de transmisión de potencia y de la estructura, la selección de componentes y el diseño preliminar del sistema de control. La prótesis diseñada se compone de cuatro partes, denominadas segmentos, y tres
articulaciones, de las cuales dos de ellas son activas. Cabe resaltar que se emplearon elementos de almacenamiento de energía para reducir el tamaño de los actuadores y reutilizar la energía emitida por cada articulación. / Tesis
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Diseño y construcción de un distractor ontogénico mandibular externo tridimensional de movimiento discretoOtiniano Chávez, Dany Martín 04 November 2017 (has links)
En el cuerpo humano a veces se presentan alteraciones en el esqueleto tanto en el
crecimiento como en el desarrollo del mismo en diversos grados, actualmente se
practican técnicas que tiene por objetivo la corrección de los crecimientos anormales que
se presentan en el esqueleto.
El objetivo del presente trabajo es la corrección de los crecimientos anormales que se
presentan en el maxilar inferior, la técnica a utilizar es la denominada distracción
osteogénica, esta técnica ha demostrado que la tracción gradual de los tejidos vivos crea
fuerzas que estimulan el crecimiento y la regeneración de los huesos.
Se diseñó y construyó un dispositivo, el cual logrará de manera satisfactoria una tracción
gradual sobre mandíbula inferior, ocasionando que esta modifique su geometría.
El diseño del dispositivo utilizó una “Metodología del diseño”, ésta es una técnica
reconocida, la cual nos garantiza que el dispositivo cumpla con todos los requerimientos
y restricciones necesarias para lograr la distracción osteogénica.
Los cálculos de las piezas del dispositivo denominado Distractor fueron verificados
utilizando el Método de los Elementos finitos (CAE).
También se presentan los planos del Distractor, los cuales sirvieron para la fabricación y
ensamble del mismo, las piezas se fabricaron en talleres nacionales. / Tesis
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Detección de daño en elementos mecánico-estrucurales : modelado dentro de la mecánica no lineal con inclusión de contacto en la fallaBuezas, Fernando Salvador 01 June 2009 (has links)
En sistemas estructurales de importancia tales como aviones o puentes, el daño detectado y reparado a tiempo podría evitar una falla estructural catastrófica. Por tal motivo, el desarrollo de técnicas de evaluación no destructiva del estado de daño en estructuras mecánicas, aeronáuticas y civiles es un tema prioritario. En esta tesis se presenta un método no destructivo de detección de daño en elementos mecánico - estructurales. Para ello se desarrolla un modelo de deformación finita en el marco de la Mecánica del Continuo bi y tridimensional en coordenadas materiales, en el que se incluye contacto tipo Signorini y fricción de Coulomb en la interfase de la fractura. La Mecánica de Contacto, una rama de la Mecánica de Sólidos extensamente estudiada y aplicada, no ha sido, sin embargo, ampliamente destinada a problemas de detección de daño. La finalidad de esta tesis es diagnosticar la magnitud y localización de fisuras incorporando el contacto y la fricción en la misma, dentro de la simulación de la dinámica del elemento estructural. La detección se efectúa mediante la minimización de la diferencia entre los
resultados experimentales y los simulados. Esta diferencia (o función objetivo) presenta muchos mínimos locales por lo que las técnicas convencionales basadas en búsqueda por métodos de gradiente son inaplicables. El método de Algoritmos Genéticos es exitosamente implementado en la minimización de la función objetivo. Se muestra que esta metodología es útil tanto para el caso dinámico como el estático obteniéndose resultados muy precisos en la detección de daño. El modelo del continuo con inclusión de contacto en la falla, que tiene en cuenta la deformación y rotación finita, es aplicable a cualquier tipo de movimiento que el elemento estructural efectúe y a cualquier tipo de forma que éste presente. Esta ventaja extiende el campo de estudio
a cuerpos de forma arbitraria mientras que en la literatura está mayoritariamente restringido a vigas rectas. La robustez del método es puesta a prueba simulando errores experimentales y divergencias de la forma de la fractura
entre el espécimen estudiado y el modelo de comparación.
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Influencia del contenido de Vanadio en la resistencia al desgaste de recubrimientos duros con 5% de Ferro-TitanioTaipe Porras, Luiggi Giancarlo 31 October 2013 (has links)
El desgaste abrasivo es un serio problema que afecta a diversas industrias a nivel
mundial. En países que tienen una industria altamente desarrollada como Estados Unidos,
Alemania, Japón o China, las pérdidas debido a este tipo de desgaste bordean los miles
de millones de dólares anuales. Debido a las exorbitantes cifras de dinero que se pierden
año tras año existe la necesidad de realizar investigaciones que minimicen los efectos del
desgaste.
Debido a este gran problema para la industria, diferentes investigadores vienen
desarrollando estudios para minimizar los efectos del desgaste. La Pontificia Universidad
Católica del Perú en conjunto con la empresa Soldexa S.A. está desarrollando un
proyecto de investigación que abarca el estudio de más de 15 nuevos electrodos para
hardfacing con el objetivo de encontrar una formulación química óptima para el desarrollo
masivo de un nuevo tipo de electrodo.
La presente tesis abarca el estudio de 3 recubrimientos duros con 5% de ferrotitanio y una
composición de ferrovanadio que varía entre 0 y 1.85%. Se realizaron ensayos de dureza,
de desgaste abrasivo según ASTM G-65, y de metalografía para cada uno de los tres
recubrimientos en estudio.
Se obtuvieron resultados favorables pues con bajas concentraciones de ferrovanadio, la
resistencia al desgaste y la dureza obtenida en los recargues es muy similar a la que
obtuvieron otros investigadores con altas concentraciones de ferrovanadio. Asimismo, las
microestructura para todos los casos fue la de una matriz de austenita retenida con
colonias de martensita, lo que evidencia una correlación con las propiedades mecánicas
evaluadas. / Tesis
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Diseño y optimización de un arado reversible por gravedadRubio Valle, Alexis Enrique 08 February 2019 (has links)
El aumento en la producción agrícola de exportación ha incrementado la importación de
maquinaria agrícola de gran envergadura. Por otro lado, las zonas andinas del país
albergan empresas agrícolas cuyo producto tiene como destino el mercado interno. Ante
esto su demanda de maquinaria agrícola es distinta a las grandes empresas, no tan cara,
tanto en sus costos como en su mantenimiento. Esta demanda es cubierta por empresas
metalmecánica, fabricando esta maquinaria en forma artesanal. No se ha encontrado un
estudio serio y completo referido a este tipo de maquinaria agrícola, Solo se encuentran
planos de construcción realizados de forma artesanal y copiada una y otra vez por las
empresas metalmecánicas mencionadas. Debido a esto los objetivos trazados en el
presente proyecto son: Diseñar un arado reversible por gravedad, de tecnología
intermedia y hecho de los materiales más comunes y económicos, aplicando
correctamente los conceptos del diseño mecánico, las leyes de la mecánica, la ciencia de
los materiales y las matemáticas. Así también se busca el almacenamiento y
sistematización de la información acumulada durante el desarrollo del presente trabajo
(base de datos digitales de cálculos, planos de despiece y ensamble) y finalmente la
validación de los resultados durante y al final del proyecto. Los supuestos teóricos o
metodológicos en la que se sustenta el presente trabajo están en la obra Engineering
Design, a Systematic Approach escrito por Pahl and beits en el que explica cómo debido
a la compleja naturaleza de la tecnología moderna es ahora raramente posible para un
individuo lograr el diseño y desarrollo de un nuevo o mejor producto por sí solo. Para
incrementar la probabilidad de éxito de un producto, el proceso del diseño debe ser
planificado cuidadosamente y ejecutado sistemáticamente, en particular se necesita un
método de diseño en ingeniería el cual debe dividirse primero en fases y luego en distintas
etapas cada cual con su propio método de trabajo, con estos objetivos en mente es que
Pahl y beitz nos proporcionan un extensivo conjunto de conocimiento acerca del diseño
sistemático y sus principales fases: Planificación del producto y clarificación de la labor;
Diseño conceptual; Desarrollo o elaboración del proyecto y Diseño de detalle. Los
términos son usados en BS 7000, The Management of Product Design y publicados por
la British Standards Institution en 1989. Hay un progreso paso a paso del estado
cualitativo del proyecto al estado cuantitativo del proyecto y finalmente hay una
deliberada variación y combinación de los elementos solución de diferente complejidad.
El método o procedimiento realizado se resume en el siguiente Diagrama. / Tesis
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Movimiento en una sub-variedad de un sistema mecánico con aceleración normal mínimaMartínez, Rodrigo, Núñez, Yrevis 25 September 2017 (has links)
No description available.
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Developing of a device for measuring the areal distribution of the forces in the contact zone of foot and underground for the use in leg prosthesesKubisch, Jörg 18 September 2020 (has links)
The presented work demonstrates the process of designing a cheap, low cost three axis
force sensor. Further it describes its integration in an array of multiple sensors to measure
the distribution of forces acting on the sole of a prosthetic foot. The focus will be on
easy manufacturing and common materials since the sensor will be integrated in a low
cost prosthesis for lower limp amputees. Using the knowledge from bio mechanics and
some basic assumptions for the later use, requirements for the project are derived. After
a presentation of some state of the art sensor principles, suitable concepts are collected.
Than, the concepts are compared using a comparison table to find the one the fits the requirements
the best. A very compelling concept using barometers casted in silicone rubber
is tested using a simple prototype to try out whether it is a good candidate or not. The
tests show that the concept is capable of measuring forces but due to its disadvantageous
susceptibility for temperature changes it is rejected for the further development process.
The concepts are reevaluated and a new concept is chosen. Afterwards the design process
is described. Beginning with the mechanical design explaining the working principle. The
calculation of the dimensions is presented. After that a circuit to work with a capacitive
measurement as well as a version for resitive measurement is developed and a layout for
a prototype board using capacitive measurement is proposed. To prove the functionality,
the capacitive system is built up as a prototype. To try the measurement behavior and
to measure its repeatability a test stand is designed. It uses commercial available load
cells to conduct a reference measurement. The output of the sensor is compared to the
reference measurement. With various different test procedures the curves mapping the
measured values to the force for normal and shear force measurement are determined.
During the tests, different aspects of performance like creep behavior or hysteresis are investigated.
Also the repeatability is measured various times under different loads to make
reliable estimations of the precision of the measurement. Further on, a resistive force
sensor which could be used instead of the capacitive sensing elements is tested regarding
its curve and performance to have a comparison of the advantages and disadvantages of
either designing the future sensor with resistive or capacitive sensing elements. With both
concepts a repeatability of a few percent uncertainty can be achieved. Further on ways to
improve future versions of the sensor are described based on the experiences made during
the work with the prototype. Finally a possible way to integrate multiple sensors into a
sensing array is proposed. The design as well as possible electrics to acquire the data are
discussed. This way a solid basis for further developments of a sensing array measuring
the force distribution is given. / Die vorgestellte Arbeit zeigt den Prozess der Konstruktion eines preiswerten, kostengünstigen
Dreiachs-Kraftsensors. Weiterhin wird eine Integration der Sensoren in ein Array,
zur Messung der Verteilung von Kräften auf der Fußsohle besprochen. Der Schwerpunkt
soll dabei auf einer einfachen und günstigen Herstellung, sowie der Verwendung handelsüblicher
Materialien liegen, da der Sensor in ein kostengünstiges Prothesenkonzept integriert
werden soll. Ausgehend von den Erkenntnissen der Biomechanik und einigen grundlegenden
Annahmen für die Nutzung des Sensors, werden verschiedene Anforderungen
abgeleitet. Im Folgenden wird der Stand der Technik anhand einiger aktueller Forschungsarbeiten
und Sensorprinzipien vorgestellt. Daraufhin werden geeignete Konzepte gesammelt,
die zur Entwicklung des Sensors eingesetzt werden können. Anschließend werden
die Konzepte anhand einer Vergleichstabelle verglichen, um das bestgeeignetste Konzept
zu finden. Eine sehr überzeugende Variante, bei der Barometerchips in Silikon eingegossen
werden, wird mit einem einfachen Prototyp getestet, um herauszufinden, ob es
sich um einen guten Kandidaten für die weitere Entwicklung handelt, oder nicht. Die
Versuche zeigen, dass der Prototyp in der Lage ist, Kräfte zu messen, jedoch zeigt sich
eine große Anfälligkeit für Temperaturschwankungen. Das Konzept wird deshalb nicht
weiter verfolgt. Die Konzepte werden neu bewertet und anschließend ein Neues ausgewählt.
Daraufhin wird der Entwurfsprozess beschrieben. Das Funktionsprinzip und die
Auslegung der Abmessungen werden erläutert. Anschließend wird eine Schaltung zum
Arbeiten mit einer kapazitiven Messung, sowie eine Schaltung für eine resitive Messung
entwickelt und ein Layout für eine Platine zur kapazitiven Kraftmessung vorgeschlagen.
Zum Nachweis der Funktionalität wird das kapazitive System als Prototyp aufgebaut. Um
das Messverhalten zu testen und seine Wiederholbarkeit nachzuweisen, wird ein Prüfstand
entworfen. Zur Durchführung einer Referenzmessung werden handelsübliche Wägezellen
verwendet. Der Ausgang des Sensors wird mit der Referenzmessung verglichen. Mit verschiedenen
Prüfverfahren werden die Kurven bestimmt, die die Messwerte der Normalund
Querkraft zuordnen. Während des Tests werden verschiedene Leistungsaspekte wie
Kriechverhalten oder Hysterese untersucht. Auch die Wiederholbarkeit wird mehrmals
unter verschiedenen Belastungen gemessen, um zuverlässige Schätzungen der Genauigkeit
der Messung vorzunehmen. Weiterhin wird ein resistiver Kraftsensor, der anstelle der
kapazitiven Sensorelemente verwendet werden könnte, hinsichtlich seiner Kurve und Leistung
getestet, um einen Vergleich der Vor- und Nachteile der Konstruktion des zukünftigen
Sensors mit resistiven oder kapazitiven Sensorelementen zu erhalten. Mit beiden
Konzepten kann eine gute Wiederholgenauigkeit mit nur wenigen Prozent Unsicherheit erreicht werden. Weiterhin werden Möglichkeiten zur Verbesserung der zukünftigen Version
des Sensors auf Grundlage der gesammelten Erfahrungen beschrieben. Schließlich wird
ein möglicher Weg zur Integration mehrerer Sensoren in eine Sensoranordnung vorgeschlagen.
Das Design, sowie die mögliche Elektrik zur Erfassung der Daten werden diskutiert.
Damit wird eine solide Grundlage für die Weiterentwicklung einer Sensoranordnung zur
Messung der Kraftverteilung geschaffen. / Tesis
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Diseño y optimización de un arado reversible por gravedadRubio Valle, Alexis Enrique 08 February 2019 (has links)
El aumento en la producción agrícola de exportación ha incrementado la importación de
maquinaria agrícola de gran envergadura. Por otro lado, las zonas andinas del país
albergan empresas agrícolas cuyo producto tiene como destino el mercado interno. Ante
esto su demanda de maquinaria agrícola es distinta a las grandes empresas, no tan cara,
tanto en sus costos como en su mantenimiento. Esta demanda es cubierta por empresas
metalmecánica, fabricando esta maquinaria en forma artesanal. No se ha encontrado un
estudio serio y completo referido a este tipo de maquinaria agrícola, Solo se encuentran
planos de construcción realizados de forma artesanal y copiada una y otra vez por las
empresas metalmecánicas mencionadas. Debido a esto los objetivos trazados en el
presente proyecto son: Diseñar un arado reversible por gravedad, de tecnología
intermedia y hecho de los materiales más comunes y económicos, aplicando
correctamente los conceptos del diseño mecánico, las leyes de la mecánica, la ciencia de
los materiales y las matemáticas. Así también se busca el almacenamiento y
sistematización de la información acumulada durante el desarrollo del presente trabajo
(base de datos digitales de cálculos, planos de despiece y ensamble) y finalmente la
validación de los resultados durante y al final del proyecto. Los supuestos teóricos o
metodológicos en la que se sustenta el presente trabajo están en la obra Engineering
Design, a Systematic Approach escrito por Pahl and beits en el que explica cómo debido
a la compleja naturaleza de la tecnología moderna es ahora raramente posible para un
individuo lograr el diseño y desarrollo de un nuevo o mejor producto por sí solo. Para
incrementar la probabilidad de éxito de un producto, el proceso del diseño debe ser
planificado cuidadosamente y ejecutado sistemáticamente, en particular se necesita un
método de diseño en ingeniería el cual debe dividirse primero en fases y luego en distintas
etapas cada cual con su propio método de trabajo, con estos objetivos en mente es que
Pahl y beitz nos proporcionan un extensivo conjunto de conocimiento acerca del diseño
sistemático y sus principales fases: Planificación del producto y clarificación de la labor;
Diseño conceptual; Desarrollo o elaboración del proyecto y Diseño de detalle. Los
términos son usados en BS 7000, The Management of Product Design y publicados por
la British Standards Institution en 1989. Hay un progreso paso a paso del estado
cualitativo del proyecto al estado cuantitativo del proyecto y finalmente hay una
deliberada variación y combinación de los elementos solución de diferente complejidad.
El método o procedimiento realizado se resume en el siguiente Diagrama. / Tesis
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Introducción a los sistemas termo-mecánicos desde una perspectiva simplécticaPalacios Amaya, Maximiliano A. 19 June 2014 (has links)
El objeto de estudio de esta tesis son los sistemas \termo-mec anicos", sistemas que
admiten una descripci on termodin amica y una mec anica, en primera instancia, luego de
introducir un contexto adecuado, se procede a introducir estos sistemas en un lenguaje
físico v a la descripci on, pensando en experimentos plausibles, de ejemplos elementales
que involucran fen omenos disipativos. Luego se proceder a a plantear las ecuaciones de
evoluci on temporal, de los observables involucrados, a partir de un principio variacional,
desde la perspectiva de los sistemas no-hol onomos generalizados (SNHG).
En los últimos tres capítulos, se continua con la descripción de dichos sistemas, ahora
en el contexto de la geometría simpléctica y de contacto, describiendo la parte mecánica
y termodinámica respectivamente. Mostraremos los ejemplos ya presentados bajo estas
dos perspectivas geométricas para finalmente optar por un formalismo simpléctico que
unifica ambas descripciones. / The object of study in this thesis are \thermo-mechanical" systems, systems which
admits a thermodynamical and a mechanical description. At the beginning, after setting
the convenient context, we will proceed to introduce these systems in a physical language,
via the description of elementary examples that takes into account dissipative phenomena,
also experimentally factible. Then the equations of temporal evolution of the observables
will be written, considering a variational principle from the perspective of the generalized
non-holonomic systems (GNHS).
In the last three chapters we will continue with the description of these systems,
now in the context of symplectic and contact geometry, describing the mechanic and
thermodynamic parts respectively. The already seen examples will be shown under both
geometric perspectives. Finally, a symplectic view will be kept for a unified description
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Diseño de una prótesis de antropomórfica de mano para pacientes con amputación transradial basada en materiales viscoelásticosVargas Calixto, Carlos Alberto Johann 09 March 2017 (has links)
En la presente tesis se propone, el diseño mecatrónico de una prótesis de mano, para
pacientes con amputación transradiaL la cual pennitirá al usuario el control de esta
nueva extremidad por medio de una mterfuz de electroencefulogra:fia que predecirá
las acciones y deseos del usuario y comunicándose con el controlador de la prótesis
llevará a cabo dicha tarea.
El presente diseño ha sido basado en estudios antropomórficos y biomecánicos de la
mano humana. Consideraciones, cálculos, comparaciones y justificaciones son
presentados en el presente documento. Así se logró un diseño capaz de someterse
hasta 1 O kgf de carga con sólo una masa de aproximadamente 800 gr. Además el
tiempo de cerrado de la mano es de 0.33 s, siendo un prototipo rápido con una
velocidad comparable a la mano humana .
Así mismo, el sistema electrónico de la prótesis fue diseñado para optimizar el
ahorro de energía y controlar sólo las variables necesarias para el buen
funcionamiento del conjunto. Las variables a controlar son justificadas de acuerdo al
diseño mecánico propuesto. Además, el sistema se divide en tres dispositivos
independientes: una interfuz cerebro máquina, que adquirirá las señales eléctricas
producidas en la superficie del cerebro para la interpretación de la acción a realizar;
un dispositivo Smartphone de alto rendimiento, que procesará la señal adquirida,
realizando el :filtrado y reconocimiento de patrones; y la prótesis propiamente dicha,
la cual recibe los parámetros del anterior procesador y controla las salidas actuadas,
por medio de un lazo de control realimentado con sensores de posición y fuerza.
Finalmente, se proponen filtros digitales de orden ocho para el preprocesamiento de
la señal los cuales otorgarán una atenuación de paso de 0.5 dB y una atenuación de
corte de 40 dB, así como un algoritmo de reconocimiento de patrones basado en
redes neuronales y aprendizaje autónomo. La presente tesis no desarrolla los
parámetros exactos de este sistema de reconocimiento y aprendizaje, pero sí propone
una secuencia de algoritmos que permitirá llegar al controlador óptimo de la prótesis.
Esta limitante se debe a la necesidad de la obtención de estos parámetros por medio
de iteraciones de prueba y error. / Tesis
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