Modelado de una prótesis transfemoral electrónica en la marcha humana

El índice de personas en condición de discapacidad en Colombia supera el 6% de la población, y la mayor concentración se encuentra en familias de bajos recursos y/o vulnerabilidad, por este motivo, el acceso por parte de estas personas a prótesis transfemoral, es casi nulo. Por este motivo, el proye...

Full description

Autores:
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2020
Institución:
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Repositorio:
RIUD: repositorio U. Distrital
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
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Palabra clave:
Matlab
SolidWorks
Marcha humana
Péndulo invertido
Prótesis transfemoral
Ingeniería en Control - Tesis y disertaciones académicas
Bioingeniería
Biomecánica
Prótesis - Diseño
Implantes ortopédicos
Fisiología - Aparatos e instrumentos
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Human march
Inverted pendulum
Transfemoral prosthesis
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description El índice de personas en condición de discapacidad en Colombia supera el 6% de la población, y la mayor concentración se encuentra en familias de bajos recursos y/o vulnerabilidad, por este motivo, el acceso por parte de estas personas a prótesis transfemoral, es casi nulo. Por este motivo, el proyecto de grado definido como modalidad de investigación, se diseñó una prótesis transfemoral con parámetros reales obteniendo el modelo de manera tal que fue posible simular y analizar el comportamiento de la marcha en pacientes con amputación transfemoral. La alternativa de solución para el desarrollo de esta propuesta consistió en el diseño de una prótesis transfemoral usando el software SolidWorks, con el fin de exportar los parámetros de diseño hacia Matlab, una vez adquiridos estos parámetros de SolidWorks, mediante la herramienta de programación visual (SIMULINK), se procedió a adaptar los parámetros en un modelo de prótesis que a su vez interactuará con las ecuaciones de péndulo invertido, una vez definido el modelamiento anteriormente mencionado, se procedió a estimular el sistema mediante un impulso aleatorio, el cual reemplaza una señal electromiografía capturada a través de electrodos invasivos o de superficie ya que no se cuenta con una señal electromiográfica real. Una vez determinado el comportamiento del movimiento de la marcha se llevará acabo el análisis de cinemático del sistema. Con el desarrollo de esta investigación se logró analizar el comportamiento cinemático de una prótesis transfemoral a lo largo de las fases de la marcha humana, donde se logra observar la variación del movimiento de la pierna protésica con respecto a la cinemática de la marcha en una persona sana, sin embargo, los ángulos obtenidos para cada una de las articulaciones tienen un comportamiento similar a dicha cinemática y su futuro, se podría escalar el modelo para un paciente con estas afecciones. A lo largo del documento se evidenciará y se mostrarán los resultados pertinentes a esta investigación.
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La alternativa de solución para el desarrollo de esta propuesta consistió en el diseño de una prótesis transfemoral usando el software SolidWorks, con el fin de exportar los parámetros de diseño hacia Matlab, una vez adquiridos estos parámetros de SolidWorks, mediante la herramienta de programación visual (SIMULINK), se procedió a adaptar los parámetros en un modelo de prótesis que a su vez interactuará con las ecuaciones de péndulo invertido, una vez definido el modelamiento anteriormente mencionado, se procedió a estimular el sistema mediante un impulso aleatorio, el cual reemplaza una señal electromiografía capturada a través de electrodos invasivos o de superficie ya que no se cuenta con una señal electromiográfica real. Una vez determinado el comportamiento del movimiento de la marcha se llevará acabo el análisis de cinemático del sistema. Con el desarrollo de esta investigación se logró analizar el comportamiento cinemático de una prótesis transfemoral a lo largo de las fases de la marcha humana, donde se logra observar la variación del movimiento de la pierna protésica con respecto a la cinemática de la marcha en una persona sana, sin embargo, los ángulos obtenidos para cada una de las articulaciones tienen un comportamiento similar a dicha cinemática y su futuro, se podría escalar el modelo para un paciente con estas afecciones. A lo largo del documento se evidenciará y se mostrarán los resultados pertinentes a esta investigación.The index of people with disabilities in Colombia exceeds 6% of the population, and the highest concentration is found in families with low resources and / or vulnerability, for this reason, access by these people to transfemoral prostheses is Almost nil. For this reason, the degree project defined as a research modality, a transfemoral prosthesis was designed with real parameters, obtaining the model in such a way that it was possible to simulate and analyze the gait behavior in patients with transfemoral amputation. The alternative solution for the development of this proposal consisted in the design of a transfemoral prosthesis using SolidWorks software, in order to export the design parameters to Matlab, once these SolidWorks parameters had been acquired, using the visual programming tool ( SIMULINK), we proceeded to adapt the parameters in a prosthesis model that in turn will interact with the inverted pendulum equations, once the aforementioned modeling was defined, we proceeded to stimulate the system by means of a random impulse, which replaces a signal electromyography captured through invasive or surface electrodes since there is no real electromyographic signal. Once the behavior of the gait movement has been determined, the kinematic analysis of the system will be carried out. With the development of this research, it was possible to analyze the kinematic behavior of a transfemoral prosthesis throughout the phases of human march, where it is possible to observe the variation of the movement of the prosthetic leg with respect to the kinematics of gait in a person healthy, however, the angles obtained for each of the joints have a behavior similar to said kinematics and its future, the model could be scaled for a patient with these conditions. Throughout the document the pertinent results of this investigation will be evidenced and shown.pdfspaCC0 1.0 Universalhttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/Abierto (Texto Completo)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2MatlabSolidWorksMarcha humanaPéndulo invertidoPrótesis transfemoralIngeniería en Control - Tesis y disertaciones académicasBioingenieríaBiomecánicaPrótesis - DiseñoImplantes ortopédicosFisiología - Aparatos e instrumentosMatlabSolidWorksHuman marchInverted pendulumTransfemoral prosthesisModelado de una prótesis transfemoral electrónica en la marcha humanaModeling of an electronic transfemoral prosthesis in human marchInvestigación-Innovacióninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fORIGINALAguirreHernándezFelipeAndrés2020.pdfAguirreHernándezFelipeAndrés2020.pdfAguirreHernándezFelipeAndrés2020application/pdf2657416http://repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/28147/1/AguirreHern%c3%a1ndezFelipeAndr%c3%a9s2020.pdf0a9475fa012ac47df3af7c70be4c5024MD51open accessLicencia y autorización de los autores para publicar.pdfLicencia y autorización de los autores para publicar.pdfapplication/pdf234530http://repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/28147/2/Licencia%20y%20autorizaci%c3%b3n%20de%20los%20autores%20para%20publicar.pdfbad94247556cfd934144b16367f7fd2bMD52metadata only accessCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8701http://repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/28147/5/license_rdf42fd4ad1e89814f5e4a476b409eb708cMD55open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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