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Determination of the signals recorded by carpal vibrissae of rats during locomotion and forelimb touch downMüller, Sebastian 04 September 2020 (has links)
Verschiedene Säugetiere, so auch Ratten, verfügen an ihren Pfoten über Tasthaare, die
sog. karpalen Vibrissen. Untersuchungen der Fortbewegung von Ratten haben gezeigt,
dass der Kontakt zwischen den karpalen Vibrissen und dem Untergrund Einfluss auf das
Fortbewegungsverhalten der Tiere hat. Karpale Vibrissen bestehen aus einem Haarschaft
und einem Follikel. Der Haarschaft ist lang, schlank, elastisch und im Follikel gelagert,
in dem sich die Mechanorezeptoren befinden. Ausgehend von Vorarbeiten der Fachgebiete
BiomechatronikundTechnischeMechanikderTechnischenUniversitätIlmenausowieder
Section of Mechanical Engineering, Pontificial Catholic University of Peru, wurde ein mech-
anisches Modell einer karpalen Vibrisse erstellt. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist es,
die imFollikelwirkendenKräfteundMomente währendder FortbewegungeinerRatte zu
bestimmen. Aus den ermittelten Signalen sollen Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des
Kontaktes zwischen Haarschaft und Oberfläche gezogen werden. Hierzu wurde die in einer
Vorarbeit ermittelte Bewegungsbahn einerRattenpfotemitdem indieserArbeit erstellten
mechanischen Modell kombiniert. Die daraus entstandene invers dynamische Analyse wurde
im Mehrkörpersimulationsprogramm ALASKA durchgeführt. Da nicht alle Eigenschaften
und Parameter des biologischen Vorbilds bekannt sind, wurden z.B. der Reibkoeffizient,
die Lagerungseigenschaften oder die Materialeigenschaften des Haarschaftes variiert. Als
Ergebnis der durchgeführten Parameterstudien konnten verschiedene Einflüsse bestätigt werden. Hierbei zeigen sich u. a. Effekte wie eine Änderung der Signalstärke sowie Än-
derungen in der Kontaktzeit. / Variousmammals, e.g. rats, have tactile hairs on their paws, the so-called carpal vibrissae.
Studies of the locomotion ofrats have shown that the contact between the carpal vibrissae
and the ground have an influence on the locomotion behaviour of the animals. Carpal
vibrissae consist of a hair shaft and a follicle. The hair shaft is long, slender, elastic and is
located in the follicle. The follicle includes the mechanoreceptors. A mechanical model of
acarpalvibrissawasdesignedonthebasisofpreliminaryworks fromtheBiomechatronics
Group and Technical Mechanics Group of the Technische Universität Ilmenau and the
Section of Mechanical Engineering, Pontificial Catholic University of Peru. The objective
ofthepresent work is to determine the forces and moments acting in the follicle during the
locomotion of a rat. From the determined signals, conclusions could be drawn about the
nature ofthe contact between hair shaft and surface. Forthis purpose, the in a preliminary
work determined trajectory of a rat’s paw was combined with the in this work created
mechanical model. The resulting inverse dynamic analysis was performed in the multi-body
simulation program ALASKA. Since not all properties and parameters of the biological
model are known, e.g.,the coefficient offriction,the support characteristics orthematerial
properties of the hair shaft were varied. As a result of the parameter studies, various
influences could be confirmed. Amongst other things, effects had been shown, such as a
change in signal strength and changes in contact time. / Tesis
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Caracterización del comportamiento anisotrópico en especímenes de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y poliamida 6 (PA6) reforzados con fibras de carbono fabricados mediante el proceso de manufactura aditivaRamirez Mestanza, Dante Aaron 01 January 2024 (has links)
En el área de la medicina moderna, la manufactura aditiva es uno de los procesos de fabricación más empleados debido a la versatilidad que brindan para adaptar componentes médicos a la necesidad de cada paciente, así como el uso de diversos materiales. Sin embargo, la información referente al comportamiento mecánico de estos componentes frente a la aplicación de cargas en distintas direcciones no es suficiente para su uso efectivo en algunas aplicaciones de esta área, debido a que presentan un comportamiento anisotrópico y en consecuencia existen direcciones críticas donde la pieza fabricada podría fallar; como es el caso del diseño y la fabricación de prótesis. De esta forma, este trabajo permitirá cumplir con los objetivos del proyecto: “Optimización del uso de polímeros sintéticos en procesos de manufactura aditiva mediante modelos de simulación computacional y técnicas de caracterización de materiales. Caso de estudio: aplicaciones médicas prótesis de mano”.
El presente trabajo tiene como objetivo caracterizar, mediante ensayos de tracción, el
comportamiento anisotrópico de especímenes fabricados mediante manufactura aditiva, a partir de filamentos de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), poliamida 6 (PA6) y estos mismos reforzados con fibras de carbono (CF): ABS/CF y PA/CF.
Para ello, se realizaron ensayos de tracción y análisis termogravimétrico a los materiales
iniciales para la fabricación (filamentos) y se seleccionaron los parámetros óptimos de
impresión para los 4 materiales obtenidos en una investigación anterior: velocidad de
deposición, temperatura de impresión, altura de capa y patrón de impresión. Posteriormente, se definieron las 6 orientaciones de impresión que permitirán obtener las 9 constantes elásticas que rigen el comportamiento anisotrópico de los especímenes. Por último, se fabricaron probetas de los 4 materiales en las distintas orientaciones definidas y se procedió a realizar los ensayos de tracción correspondientes a cada espécimen fabricado.
Como resultado del trabajo, se concluyó que la adición de fibras de carbono en la matriz
polimérica incrementa el valor del módulo elástico en las direcciones donde la carga y la
orientación de impresión son paralelas. Sin embargo, en direcciones donde la carga es
perpendicular a orientación de impresión, el módulo disminuye. Además, la adición de estas
fibras presentó un mayor incremento del módulo para la PA (3.9 veces) a comparación del
ABS (1.5 veces).
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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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Propuesta conceptual en el diseño de una silla de ruedas con sistema de posicionamiento bípedo para personas parapléjicasCarretero Karretero, Camilo Marcelo 14 September 2022 (has links)
El presente trabajo de investigación detalla el procedimiento realizado para desarrollar
una propuesta de diseño conceptual de una silla de ruedas con posicionamiento bípedo
para personas parapléjicas. Utilizando la metodología VDI 2221 de la Norma Alemana
se realizó el proceso de investigación, planteamiento y selección necesaria para obtener
el diseño conceptual.
Se inició con el planteamiento de la problemática y dificultades que tienen las personas
parapléjicas al realizar actividades comunes que no tendría una persona que puede
pararse, seguido del estado del arte respectivo para recabar información de dispositivos e
investigaciones previas relacionadas al desarrollo o diseño de sillas de ruedas
bipedestadoras o similares que simulen el movimiento de una persona al levantarse y
mantener dicha posición, así como de la biofísica del ser humano que deberá tomarse en
cuenta para el desarrollo del dispositivo.
Con la información recabada se detallaron los requerimientos del dispositivo como
geometría, peso o dinámica, junto con la estructura de funciones para controlar, energizar
o realizar movimientos mecánicos que deberá seguir el dispositivo. Con ello, se realizó
la búsqueda de actuadores tal como el actuador lineal, sensores de voltaje para la batería
y otros dispositivos necesarios para desarrollar las matrices morfológicas que distinguen
cada propuesta de solución. Destacando el uso de un actuador lineal eléctrico que logrará
soportar todo el peso durante el movimiento, el cual junto con un acelerómetro permitirán
un mayor control y suavidad a la hora del movimiento del usuario durante el cambio de
posición.
Finalmente, se detalló cada una de las propuestas de solución, de las cuales se hizo una
evaluación técnica y económica evaluando complejidad, facilidad de uso, ergonomía y
costes para obtener una propuesta ganadora. Siendo esta propuesta mejorada y detallada
en mayor profundidad en sus uniones, distribución de piezas y componentes para obtener
el diseño conceptual que cumpla adecuadamente con los requerimientos y
funcionamiento esperado del dispositivo.
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Contribution to artificial tactile sensors for object contour recognition using coupled technical vibrissaeEckhardt, Stefan 29 September 2020 (has links)
Einige Säugetiere verfügen zur taktilen Umgebungserkundung über spezielle Tasthaare, die sog. Vibrissen. Die Verwendung dieses komplexen Sinnesorgans ermöglicht es bspw. Rat-ten Abstände und Orientierungen von Objekten sowie deren Konturen und Oberflächenbe-schaffenheiten auf Basis weniger Berührungen durch ihre Vibrissen zu detektieren. Vibrissen kommen meist in Gruppen an verschiedensten Körperstellen (z.B. im Gesichtsfeld oder den Extremitäten) der Tiere vor. In der Literatur beschränken sich die meisten mechanischen Vibrissenmodelle auf die Betrachtung einer einzelnen Vibrisse, die zumeist als eingespann-ter Biegebalken modelliert wird. An dieser Stelle setzt die vorliegende Arbeit an und leistet einen Beitrag zur Untersuchung realitätsgetreuerer, elastisch gekoppelter Vibrissensysteme. Der Fokus liegt auf der Objektkonturabtastung und der theoretischen Erzeugung der Lager-reaktionen jeder einzelnen Vibrisse. Dabei werden das elastische Gewebe der Tiere, in das die Vibrissen eingebettet sind und die dadurch gegebene mechanische Beeinflussung der Vibris-sen untereinander berücksichtigt. Zunächst erfolgt die Modellierung einer einzelnen Vibrisse durch einen langen, schlanken Balken zylindrischer Form dessen Verformungen mithilfe der nicht-linearen Euler-Bernoulli Theorie beschrieben werden. Das Modell wird anschließend in verschiedenen Abstraktionsstufen zunächst um eine elastische Lagerung und anschließend um eine zweiten Vibrisse erweitert. Die Kopplung der Vibrissen wird durch verschiedene Federstrukturen realisiert. Für die Objektabtastung wird das Vibrissenmodell quasi-statisch und translatorisch an einer exemplarisch betrachteten, streng konvexen Objekt-Profilkontur vorbeigezogen. Während der Abtastung wird zwischen den Kontaktphasen des Spitzen- und Tangentialkontakts unterschieden. Darüber hinaus werden für den Fall der Objektabtastung mithilfe mehrerer Vibrissen verschiedene Szenarien abgeleitet, um zu berücksichtigen, welche und wie viele der Vibrissen sich gleichzeitig in Kontakt mit dem Objekt befinden. Basierend auf dieser Einteilung werden verschiedene Gleichungen zur Ermittlung der Fußpunktpositio-nen aller Vibrissen hergeleitet. Das mechanische Modell dient als Grundlage für die Durch-führung von Parameterstudien, in denen der Einfluss der Lager- bzw. Kopplungselastizität sowie des Objektabstandes auf die Lagerreaktionen der einzelnen Vibrissen untersucht wird. Dabei zeigt sich u. a., dass, im Gegensatz zum Objektabstand, eine Lagerelastizität in Ab-tastrichtung keinen Einfluss auf die Maximalwerte der Lagerreaktionen hat. Im Falle zweier gekoppelter Vibrissen können bestimmte Events, wie das Ablösen einer Vibrisse vom Objekt, in den Lagerreaktionen der jeweils anderen Vibrisse detektiert werden. / Some mammals exhibit special tactile hairs (vibrissae) for tactile exploration of their environment.
This complex sensory organ enables, e.g., rats to detect distances and orientations of
objects as well as their contours and surface textures. Vibrissae are located in groups at various
parts of the animal’s body, e.g., in the snout region or at the extremities. In litera- ture, most
mechanical vibrissa models are limited to the consideration of a single vibrissa, usually
modelled as a clamped bending beam. The present work contributes to the inves- tigation of
more realistic vibrissae systems, which are elastically coupled. The focus is on object contour
scanning and a theoretical generation of the support reactions of each vibris- sa. In doing so,
a mutual influence of the vibrissae is taken into account. Firstly, a single vibrissa is modeled
as a long, slender, cylindrically shaped beam, whose deformations are described using nonlinear
Euler-Bernoulli theory. The model is extended in different levels of abstraction. First,
the model is adapted for an elastic support. Secondly, it is extended by a further vibrissa. The
coupling of the vibrissae is realized by different structures of springs. For object scanning, the
vibrissae model is swept along a strictly convex object profile con- tour quasi-statically and
translationally. During the scanning process, a distinction is made between tip and tangential
contacts. In addition, different scenarios are derived, respecting which and how many of the
vibrissae are in contact with the object simultaneously. Based on this classification, the base
positions of all vibrissae are determined during scanning. The mechanical model serves as a
basis for parameter studies, which clarify the influence of the elasticities as well as the object
distance on the support reactions of each individual vibrissa. The results shows that, in contrast
to the object distance, a elastic support, which is aligned with the scanning direction has no
influence on the maximum values of the support reactions. Due to the elastic coupling, the
snap-off of one vibrissa from the object, can be detected in the support reactions of both
coupled vibrissae. / Tesis
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Investigación sobre el diseño de un mecanismo para el movimiento de las caderas en el plano frontal de un exoesqueleto de miembro inferior para la marcha humanaMendoza Zapata, Juan Alejandro 21 September 2020 (has links)
El objetivo del presente trabajo es el diseño preliminar de un mecanismo para el
movimiento de las caderas en el plano frontal del exoesqueleto PUCP durante el ciclo de
la marcha humana sobre el sitio. Debido a la considerable cantidad de personas con
discapacidad esquelético-muscular en el Perú según el Consejo Nacional para la
Integración de la Persona con Discapacidad y la necesidad de desarrollar tecnologías que
mejoren los dispositivos de rehabilitación existentes. Así, la metodología aplicada es la
regida por VDI 2206, donde se desarrolla: la identificación de la problemática;
planteamiento del objetivo general y específicos y propuesta de solución; una revisión del
estado del arte asociado al mecanismo teniendo en cuenta trabajos y estudios anteriores
sobre dispositivos de asistencia en rehabilitación; presentación de las exigencias que
requiere el diseño para determinar las funciones de la máquina en relación al movimiento
de caderas en el plano frontal que contiene señales, uso de energía, componentes
mecánicos, eléctricos y de control; una matriz morfológica de cada función con distintos
principios de solución; finalmente, se proponen conceptos de solución en base a sus
combinaciones para hallar el concepto de solución óptimo tomando en cuenta el
dimensionamiento del sistema a través de un análisis técnico-económico; Como
resultado, se obtuvo el diseño mecánico preliminar de un mecanismo para el movimiento
de las caderas en el plano frontal del exoesqueleto PUCP durante el ciclo de la marcha
humana sobre el sitio. Se concluye que el presente documento contribuye al desarrollo de
nuevas tecnologías para los dispositivos de rehabilitación, en este caso en el diseño de un
prototipo mecanismo de cadera que añada el movimiento en el plano frontal del
Exoesqueleto PUCP.
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Caracterización de las propiedades viscoelásticas de la esclera de ojos y simulación de su comportamiento biomecánicoPanduro Camavilca, Roy Max Remy 14 December 2022 (has links)
Existen diversas aplicaciones de la Ingeniería Mecánica y la Ciencia de los Materiales orientadas a áreas
como la minería, aviación o medicina. Entre estas se incluye también a la biomecánica, la cual combina
conocimientos de caracterización de materiales, simulación computacional y fabricación de prototipos,
con el fin de lograr una comprensión profunda de los mecanismos que ocurren dentro de especímenes
biológicos desde un punto de vista estructural y energético. En el caso específico de la oftalmología,
con el propósito de obtener nuevas tecnologías en el desarrollo de implantes o procedimientos clínicos
para el ojo humano, se hace de mucha utilidad la constante optimización y refinamiento de los métodos
usados para obtener las propiedades biomecánicas de las partes del ojo. Entre otros, se requiere realizar
un análisis numérico y cualitativo de la morfología ocular haciendo uso de la configuración de diversos
ensayos mecánicos existentes para tejidos blandos, con el fin de poder comparar diversos valores de
esfuerzos y deformaciones frente a distintas condiciones de trabajo del ojo evaluado.
En esa perspectiva, el objetivo principal del presente trabajo fue caracterizar las propiedades viscoelásticas
de la esclera de ojos de cerdo para simular su comportamiento biomecánico mediante métodos
computacionales.
Para alcanzar dicho objetivo, se estableció la siguiente metodología: i) En primer lugar, se tuvieron
que definir los detalles de la procedencia de los ojos de cerdo a ensayar, así como la justificación de su
uso y los cuidados que se tuvieron que tener en cuenta para poder conservar sus propiedades
mecánicas hasta el momento de la ejecución de los ensayos. ii) Luego, se definió un protocolo a seguir
para la realización de los ensayos mecánicos; empezando con el procedimiento de corte para dividir las
escleras de ojos de cerdo identificando cada zona de la superficie ocular seccionada y elaborar sus
correspondientes probetas. También se definieron las características de los equipos usados para los
ensayos mecánicos, así como la secuencia seguida por los sujetadores de probetas, cuya geometría
fue modificada para su empleo en trabajos con tejidos pequeños. iii) Adicionalmente, se elaboró un
procedimiento a seguir para obtener las curvas medias y el error estadístico de los datos tomados a
partir de los resultados de los ensayos mecánicos. Asimismo, se propusieron ajustes de curvas para
poder extraer las propiedades visco-elásticas. iv) Finalmente, se analizaron las variaciones de las
propiedades encontradas desde un punto de vista biomecánico y microestructural; asimismo, se
complementó el modelo computacional ocular hiper-elástico de Ahmed con las propiedades viscoelásticas
obtenidas comparando los efectos de la adición de dichas propiedades sobre los resultados
de esfuerzos y deformaciones de la superficie ocular.
Se encontró que las diferentes propiedades visco-elásticas de las diversas zonas de la esclera se
deben presumiblemente a diferentes orientaciones y agrupaciones de fibras de colágeno, repercutiendo
en una deformación máxima de 0.341 mm en la zona superior cercana a la dirección nasal del globo
ocular sometido a 15 mmHg de presión interna aplicada durante 10000 s, lo cual ocasionaría la forma
geoide y cuneiforme del ojo encontrada en los especímenes ensayados. Así mismo, dichas diferencias
microestructurales de la esclera también repercutieron a que se obtuvieran diferentes deformaciones
tanto en el centro de la córnea y la zona más cercana a la dirección nasal, siendo estas de 8% y 14.8%
respectivamente.
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Estudio comparativo de exoesqueletos de miembros superiores de actuación pasiva basados en técnicas de compensación de cargaTang Juy, Javier Antonio 15 February 2021 (has links)
En este trabajo se desarrolló un estudio comparativo de los principales exoesqueletos
industriales de miembros superiores con actuación pasiva desarrollados en la
actualidad, los cuales tienen la finalidad de proveer una fuerza de asistencia para
minimizar la fatiga del usuario al trabajar en posiciones poco ergonómicas por tiempos
prolongados. Estos exoesqueletos se basan en principios o técnicas de compensación
de carga, las cuales incorporan distintas configuraciones y mecanismos con actuadores
pasivos, tales como resortes acoplados a sistemas de cables y poleas; resortes
acoplados a mecanismos de levas con seguidor, entre otros; para finalmente generar
una fuerza que equilibre la carga que se desea manipular.
En este sentido, primero se realizó una revisión bibliográfica de la tecnología en
exoesqueletos, con énfasis en los principales exoesqueletos desarrollados actualmente
para ser aplicados en el sector industrial. Se determinó que, para aplicaciones
industriales, la alternativa más viable es optar por el desarrollo de exoesqueletos
pasivos. Por consiguiente, una vez presentado el panorama actual de la tecnología en
exoesqueletos industriales pasivos, se investigaron las principales técnicas de
compensación de carga en las cuales se basan los mecanismos de actuación
incorporados por estos dispositivos. Esto se realizó con la finalidad de analizar los
principios físicos y/o mecánicos de funcionamiento de los mecanismos de actuación
pasivos. Finalmente, se procedió a analizar 8 de los principales exoesqueletos
industriales de miembros superiores de actuación pasiva, para luego compararlos y
determinar las ventajas de las distintas técnicas de compensación de carga aplicadas
en el desarrollo de sus mecanismos de actuación.
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Modelado y optimización de una placa (implante) para sujeción de injerto en la columna vertebral por el método de los elementos finitosÁlvarez Sánchez, Helard Henry 09 May 2011 (has links)
El objetivo del trabajo es analizar la placa (implante) a través de un modelo capaz de proporcionar valores de tensiones y desplazamientos bajo las diferentes condiciones de carga en distintos puntos de la placa que pueden son necesarios conocer. Esta información es de gran importancia, porque una cirugía persigue que la prótesis hueso del sistema este bajo un estado mecánico íntimo al hueso, promueve una estabilidad más grande y durabilidad de la placa y reduce el número de cirugías necesarias durante la vida del paciente. / Tesis
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Propuesta conceptual de un dispositivo tipo exoesqueleto para asistir a la articulación de la rodilla al correrTorres Ricalde, Diego Rodrigo 15 February 2021 (has links)
En el presente trabajo de investigación se ha realizado el diseño conceptual (en base a la
norma VDI 2221) de un exoesqueleto para asistir y proteger la articulación de la rodilla al
correr. Este diseño ha sido seleccionado entre varias alternativas de solución luego de una
evaluación técnica-económica basada en criterios considerados importantes para un
exoesqueleto de este tipo.
Se ha realizado una breve revisión de la anatomía, fisiología y biomecánica de los miembros
inferiores del cuerpo humano. Así mismo, se han evaluado las necesidades que tendría el
usuario del exoesqueleto en mención, así como algunos de los parámetros más importantes
al momento de correr. De esta manera, se han determinado los requerimientos con los que
debe cumplir el dispositivo mencionado.
Se han investigado diversos exoesqueletos y se han estudiado los componentes utilizados
en estos. Además, se han hecho comparaciones entre los tipos de actuadores que suelen ser
usados y también entre algunas configuraciones especiales de estos. De esta forma, se
determinaron los componentes que pueden cumplir con las funciones de la matriz morfológica
para cada dominio (mecánico, eléctrico – electrónico y de control).
Se presentan también las alternativas para la estructura de funciones y se elige aquella
considerada óptima, a partir de la cual se han elaborado las matrices morfológicas respectivas
y se han propuesto las alternativas de solución que cumplen con el objetivo general de este
trabajo.
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