Un grave problema en los adultos mayores son los efectos adversos luego de caídas no atendidas inmediatamente. Según estadísticas, las caídas son uno de los principales factores que ocasionan severos daños físicos, psicológicos y sociales, e incluso provocan la muerte, en las personas de la tercera edad. Este problema es particularmente importante dado el incremento porcentual de ancianos en la población mundial, así como por la situación de vulnerabilidad y abandono en la que se suelen encontrar dentro de nuestra agitada sociedad. La solución propuesta reduce los efectos negativos de las caídas en ancianos mediante un sistema portátil, no invasivo y de bajo costo, usando dispositivos electrónicos comerciales disponibles en el mercado. Este sistema, adecuadamente sujeto a la persona, detecta la caída y genera una alerta hacia un teléfono móvil. De esta manera, la persona que reciba la alerta logra enterarse del evento y puede tomar acción inmediata para lograr la pronta atención del anciano. El tema de tesis contempla no solo el diseño e implementación integral del sistema, sino también la realización de pruebas funcionales para determinar la eficacia del sistema. Las pruebas son limitadas, o bajo condiciones controladas, dado el tipo de pacientes involucrados. El desarrollo del sistema incorpora el uso de dispositivos y tecnologías muy actuales, tales como sensores de aceleración de tipo microelectromecánico (MEMS), microcontroladores de uso industrial del fabricante ATMEL con interfaces seriales síncronas y asíncronas, módulos Bluetooth para la comunicación inalámbrica del microcontrolador y la generación de alarmas y envío de alertas por la red GSM de telefonía móvil usando mensajes cortos de texto (SMS). / A major problem in older adults is the adverse effects of falling after unattended time. According to statistics, falls are a major factor in serious injury and even death in the elderly. This problem is particularly important given the state of prostration and oblivion founded the older person in our hectic society. The solution proposed to reduce the negative impact of falls in the elderly is a portable electronic system, noninvasive and low cost using commercially available devices on the market. This system, properly attached to the patient, have the capacity to detect the fall of the old and generate an alert via mobile phone. So, the person receiving it will take action and achieve the prompt attention of the elderly. The thesis project includes not only comprehensive design and implementation of the system, but also the execution of functional tests, as far as possible considering the type of patients involved, to determine the effectiveness of the system. The development of the system incorporates the use of very current devices and technologies, such as acceleration sensors of the type micro-electromechanical (MEMS), ATMEL industrial microcontrollers with synchronous and asynchronous serial interfaces, Bluetooth modules for wireless communication between microcontrollers and mobile phone and the generation of alarms and alerts sent by the GSM mobile network using short text messages (SMS). / Tesis

Uno de los principales problemas que enfrentan muchas ciudades en el mundo son los atochamientos de tráfico y la polución producida por este hecho. Entre las distintas soluciones a este problema se cuenta una alternativa de transporte orientada a tramos cortos, cuyo funcionamiento se basa en mantener un equilibrio inestable con el pasajero parado sobre dos ruedas, del mismo modo en que las personas se mantienen erguidas y caminan, con las ventajas en términos de facilidad de conducción que esto significa. Este trabajo presenta el desarrollo de un vehículo de esta clase, que corresponde al primero de este tipo de dispositivos en el país. Para ello, se realiza un análisis de las características dinámicas del sistema, de modo de obtener información relevante de las variables que se requiere medir para lograr un funcionamiento exitoso. Se abordan las etapas de diseño e implementación de las distintas partes involucradas, como la electrónica digital, la electrónica de potencia y los aspectos mecánicos del dispositivo. Se pone especial énfasis en la electrónica de control asociada a un vehículo de este tipo, en particular, en el diseño de una unidad de medición de inercia (IMU), encargada de entregar la estimación de la inclinación del vehículo, la cual es la principal variable para lograr la estabilidad deseada. Para lograr un funcionamiento exitoso del prototipo, se debió primero realizar un ajuste fino de los distintos parámetros involucrados, como tiempos de muestreo y constantes de filtros, entre otros, junto con la implementación de funciones encargadas de detectar y corregir en tiempo real ciertas oscilaciones en la estimación de la unidad IMU observadas en las primeras pruebas. Se obtuvo un prototipo de 40 kg, capaz de alcanzar velocidades del orden de los 6 km/h con un controlador proporcional derivativo. Se le realizaron pruebas de validación con pasajeros inexpertos, los que tras un período de aprendizaje de 30 minutos lograban trasladarse en el vehículo sin mayores problemas, por lo que se concluye que es posible realizar una implementación exitosa de este tipo de vehículos con un costo cercano a una unidad comercial.

Ingeniero Civil Mecánico / El propósito de este trabajo es realizar, a través de la creación de un código de Matlab, un modelo general que permita medir la marcha de una persona utilizando acelerómetros y que encuentre ecuaciones que describan -en función del tiempo- la posición y aceleración medidas. Con esto, se espera en el futuro poder construir prótesis transfemorales que permitan a una persona que haya sufrido una amputación de este nivel, una buena rehabilitación, para que pueda así llevar una vida más independiente. La investigación comienza entonces con la calibración de los sensores a utilizar, de manera que los datos referenciales entregados por ellos pasen a ser datos reales -de posición angular y aceleración- e interpretables. Una vez calibrados, es posible comenzar con las mediciones de marcha de una persona, las cuales tienen una duración de alrededor de 9 segundos, midiendo cada 0.01 segundos, presentando un total de cerca de 900 datos por marcha medida. Luego de obtener satisfactoriamente los datos de posición angular y aceleración, en el plano sagital o perfil, tanto para la zona tibial como para la zona femoral, se procede a realizar el modelo matemático. En una primera instancia, se intentó utilizar un programa llamado Eureqa, el cual realiza las aproximaciones por sí mismo, y entrega ecuaciones que representan la curva encontrada. Sin embargo, no se logró hacerlo converger a soluciones como las que se buscaban. En vista de esto, se optó seguir con el desarrollo del código en Matlab. El modelo, entonces, consiste en la realización de un ajuste de bases linealmente independientes fundado en la utilización de series de Fourier, las cuales corresponden a una suma de senos y cosenos que van variando su frecuencia característica. Cada suma de seno y coseno con igual frecuencia es conocida como armónicos. La cantidad de armónicos que se desee que tenga la aproximación permiten afinar o no la aproximación realizada. El modelo termina realizando una homologación entre los distintos términos presentes en los armónicos encontrados, y entrega la solución característica de una ecuación diferencial de segundo orden. Ya con los términos calculados, es posible obtener las ecuaciones diferenciales ordinarias que representan a cada uno de estos armónicos. La suma de las soluciones de estas ecuaciones corresponde, entonces, a la posición angular en función del tiempo del segmento que se esté estudiando. Mientras que la suma de la segunda derivada de cada una de estas soluciones representaría la aceleración medida en función del tiempo, logrando así los objetivos buscados. El trabajo concluye con la presentación de los resultados obtenidos, junto con las ecuaciones encontradas, para mediciones realizadas en una persona de sexo masculino, de 86 kilogramos y 1.8 metros de altura. Con estos resultados es posible comenzar con la etapa de diseño de la prótesis, la cual permitirá dar un paso importante en la fabricación de prótesis en Chile.

El trabajo de tesis tiene por objetivo diseñar e implementar un acondicionador de señales para transductores piezoeléctricos con electrónica integrada (IEPE), específicamente acelerómetros. El acondicionador funciona a baterías, cuenta con una fuente de corriente de 4 mA para polarizar al transductor, un amplificador, filtro pasa altos Butterworth, detector de cable y detector de sobrecarga. La fuente de corriente es de 4 mA ; el amplificador es de ganancia seleccionable 1 (0 dB) y 10 (20 dB), ancho de banda (±0,5 dB) de [0,05 Hz; 50 kHz] con una desviación de fase de ±5° ; el filtro es de segundo orden y frecuencia de corte de 22,5 Hz que puede conectarse o desconectarse a criterio del usuario. El acondicionador implementado tiene una distorsión armónica total (THD) menor de 0,014% en el rango [10 Hz; 20 kHz] , una relación señal a ruido superior a los 100 dB en el rango [10 Hz; 20,2 kHz] y superior a 95 dB en el rango [4 Hz; 10 Hz], en ambos casos medido con una señal de tensión eficaz 1 V . En el primer capítulo se presenta un montaje típico de medición que emplea un acondicionador de señales para el análisis de vibraciones mecánicas. Se incluyen también características relevantes de acelerómetros y acondicionadores de señales comerciales, que sirvieron de referencia para las especificaciones del sistema implementado. El segundo capítulo presenta el diseño del sistema y el tercer capítulo los ensayos realizados y los resultados. / This thesis has as a target the design and implementation of a signal conditioner for piezoelectric transducers with integrated electronics (IEPE), mainly for accelerometers. The instrument is battery operated and includes a current source of 4 mA to bias the transducer. Includes also an amplifier, a Butterworth high-pass filter, a cable fault detector and an overload detector. The current source is internally adjustable; the amplifier gain can be either 0 dB or 20 dB, the frequency response of the amplifier ±0.5 dB is 0.05 Hz to 50 kHz with a phase deviation from 0° ± 5° at the high and low end of the response. The instrument includes a second order high-pass filter with a cut-off frequency of 22.5 Hz that can be activated by the user. The total harmonic distortion (THD) of the conditioner is less than 0.014% in the range of 10 Hz to 20 kHz. The signal-to-noise ratio is greater than 100 dB in the range of 10 Hz to 20.2 kHz and greater than 95 dB in the range of 4 Hz to 10 Hz, both cases were measured with a signal of 1 Vrms . Chapter 1 presents a typical measurement setup that uses a signal conditioner for mechanical vibrations analysis. Relevant characteristics of accelerometers and commercial signal conditioners are included, which served as a reference for the specifications of the system. Chapter 2 presents the system design and chapter 3 the tests carried out and the results.

Un grave problema en los adultos mayores son los efectos adversos luego de caídas no atendidas inmediatamente. Según estadísticas, las caídas son uno de los principales factores que ocasionan severos daños físicos, psicológicos y sociales, e incluso provocan la muerte, en las personas de la tercera edad. Este problema es particularmente importante dado el incremento porcentual de ancianos en la población mundial, así como por la situación de vulnerabilidad y abandono en la que se suelen encontrar dentro de nuestra agitada sociedad. La solución propuesta reduce los efectos negativos de las caídas en ancianos mediante un sistema portátil, no invasivo y de bajo costo, usando dispositivos electrónicos comerciales disponibles en el mercado. Este sistema, adecuadamente sujeto a la persona, detecta la caída y genera una alerta hacia un teléfono móvil. De esta manera, la persona que reciba la alerta logra enterarse del evento y puede tomar acción inmediata para lograr la pronta atención del anciano. El tema de tesis contempla no solo el diseño e implementación integral del sistema, sino también la realización de pruebas funcionales para determinar la eficacia del sistema. Las pruebas son limitadas, o bajo condiciones controladas, dado el tipo de pacientes involucrados. El desarrollo del sistema incorpora el uso de dispositivos y tecnologías muy actuales, tales como sensores de aceleración de tipo microelectromecánico (MEMS), microcontroladores de uso industrial del fabricante ATMEL con interfaces seriales síncronas y asíncronas, módulos Bluetooth para la comunicación inalámbrica del microcontrolador y la generación de alarmas y envío de alertas por la red GSM de telefonía móvil usando mensajes cortos de texto (SMS). / A major problem in older adults is the adverse effects of falling after unattended time. According to statistics, falls are a major factor in serious injury and even death in the elderly. This problem is particularly important given the state of prostration and oblivion founded the older person in our hectic society. The solution proposed to reduce the negative impact of falls in the elderly is a portable electronic system, noninvasive and low cost using commercially available devices on the market. This system, properly attached to the patient, have the capacity to detect the fall of the old and generate an alert via mobile phone. So, the person receiving it will take action and achieve the prompt attention of the elderly. The thesis project includes not only comprehensive design and implementation of the system, but also the execution of functional tests, as far as possible considering the type of patients involved, to determine the effectiveness of the system. The development of the system incorporates the use of very current devices and technologies, such as acceleration sensors of the type micro-electromechanical (MEMS), ATMEL industrial microcontrollers with synchronous and asynchronous serial interfaces, Bluetooth modules for wireless communication between microcontrollers and mobile phone and the generation of alarms and alerts sent by the GSM mobile network using short text messages (SMS). / Tesis