Diseño de un tobillo prostético de 2 grados de libertad

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dc.contributor.advisorGonzález Acevedo, Hernando
dc.contributor.advisorBarragán Gómez, Johann
dc.contributor.apolounabBautista Delgado Anderson Jairspa
dc.contributor.apolounabBarragán Gómez, Johann [johann-barragan]spa
dc.contributor.apolounabGonzález Acevedo, Hernando [hernando-gonzalez-acevedo]spa
dc.contributor.authorBautista Delgado, Anderson Jair
dc.contributor.cvlacBarragán Gómez, Johann [z4-dQnEAAAAJ]spa
dc.contributor.cvlacGonzález Acevedo, Hernando [544655]spa
dc.contributor.googlescholarBarragán Gómez, Johann [z4-dQnEAAAAJ]spa
dc.contributor.googlescholarGonzález Acevedo, Hernando [V8tga0cAAAAJ]spa
dc.contributor.orcidBarragán Gómez, Johann [0000-0001-6114-6116]spa
dc.contributor.orcidGonzález Acevedo, Hernando [0000-0001-6242-3939]spa
dc.contributor.researchgateBautista Delgado Anderson Jairspa
dc.contributor.researchgateBarragán Gómez, Johann [Johann-Barragan]spa
dc.contributor.researchgateGonzález Acevedo, Hernando [Hernando_Gonzalez3]spa
dc.contributor.scopusGonzález Acevedo, Hernando [55821231500]spa
dc.coverage.campusUNAB Campus Bucaramangaspa
dc.coverage.spatialColombiaspa
dc.date.accessioned2023-03-07T13:01:01Z
dc.date.available2023-03-07T13:01:01Z
dc.date.issued2023-07-10
dc.degree.nameIngeniero Mecatrónicospa
dc.description.abstractUna prótesis es un miembro protésico cuyo propósito es reemplazar total o parcialmente un órgano o miembro que falta. Especialmente el desarrollo de prótesis de pie es muy importante, ya que, con estas, las personas se puede tener movilidad. El presente trabajo demuestra el desarrollo de un prototipo como respuesta a esta necesidad, diseñando una prótesis articular transtibial de tobillo y sus etapas de marcha para amputados de extremidades inferiores; así mismo, un conjunto de motores permitirá la activación y control del movimiento del pie protésico.spa
dc.description.abstractenglishA prosthesis is a prosthetic member whose purpose is to totally or partially replace an organ or member that is missing. Especially the development of standing prostheses is very important, since, with these, people can have mobility. The present work demonstrates the development of a prototype in response to this need, designing an ankle transtibial joint prosthesis and its marching stages for lower limb amputates; Likewise, a set of engines will allow the activation and control of the Prosthetic foot movement.spa
dc.description.abstractotherA prosthesis is a prosthetic member whose purpose is to totally or partially replace an organ or member that is missing. Especially the development of standing prostheses is very important, since, with these, people can have mobility. The present work demonstrates the development of a prototype in response to this need, designing an ankle transtibial joint prosthesis and its marching stages for lower limb amputates; Likewise, a set of engines will allow the activation and control of the Prosthetic foot movement.spa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.learningmodalityModalidad Presencialspa
dc.description.tableofcontents1 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................... 9 2 ANTECEDENTES .................................................................................................................................. 10 3 JUSTIFICACIÓN .................................................................................................................................... 12 4 OBJETIVOS ............................................................................................................................................ 14 4.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................. 14 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................................................... 14 5 METODOLOGÍA .................................................................................................................................... 15 6 ESTADO DEL ARTE ............................................................................................................................. 18 7 MARCO TEÓRICO ................................................................................................................................ 26 8 DESARROLLO DEL DISEÑO PRELIMINAR ..................................................................................... 29 8.1 DISEÑO MECANICO ................................................................................................................... 29 8.1.1 Mecanismo tipo cardán ........................................................................................................... 29 8.1.2 Mecanismo tipo rotula ............................................................................................................. 30 8.2 ELECCIÓN DE ALTERNATIVAS ............................................................................................... 31 8.3 DISEÑO DE LOS SENSORES DE PRESIÓN ........................................................................ 31 8.3.1 Estudio del sensor de fuerza resistivo .................................................................................. 32 8.3.2 Sensor de carga tipo galga..................................................................................................... 33 8.4 DISEÑO DE LOS SENSORES DE ACELERACIÓN ............................................................. 34 8.4.1 Acelerómetro Capacitivo ......................................................................................................... 35 8.4.2 Acelerómetro Piezoeléctrico ................................................................................................... 35 8.4.3 Acelerómetro Piezoresistivo ................................................................................................... 36 8.5 MODELACIÓN 3D ........................................................................................................................ 37 8.5.1 Estudio de fatiga con elementos finitos para el cardan. .................................................... 38 8.5.2 Estudio de fatiga por elementos finitos del acople tipo cardán. ........................................ 40 8.5.3 Diseño del pie jairpur con el mecanismo tipo cardan. ........................................................ 43 8.6 LÓGICA DE PUNTOS DE APOYO ........................................................................................... 45 Fase de apoyo ............................................................................................................................................ 46 8.7 CONSIDERACIONES TECNOLÓGICAS ................................................................................. 46 8.7.1 Consideraciones médicas....................................................................................................... 48 8.7.2 Consideraciones psicológicas ................................................................................................ 50 8.7.3 Consideraciones socioeconómicas ....................................................................................... 51 8.7.4 Consideraciones del motor ..................................................................................................... 52 8.7.5 Consideraciones de diseño .................................................................................................... 52 8.8 FORMULACIÓN MATEMÁTICA ................................................................................................ 54 8.9 MODELO MATEMÁTICO DEL TOBILLO ................................................................................. 55 8.10 MODELO MATEMÁTICO DEL MOTOR DC ............................................................................ 56 8.11 REPRESENTACIÓN DEL MODELO PLANTA Y MOTO ....................................................... 57 8.12 LINEALIZACIÓN DEL MODELO PLANTA Y MOTO .............................................................. 57 8.13 TRASLADO CON SIMSCAPE ................................................................................................... 60 8.13.1 Modelo del mecanismo en SimScape .............................................................................. 61 8.14 MODELO MATEMATICO UTILIZANDO “LINEAR SYSTEM ANALYZER” ......................... 62 8.15 COMPARATIVAS DE MODELOS DE CAJA BLANCA Y CAJA NEGRA CON RESPECTO A SIMSCAPE DE LA RESPUESTA TRANSITORIA ............................................................................ 67 8.16 DESARROLLO DEL SISTEMA DE CONTROL ....................................................................... 69 8.16.1 Sistema de control para la flexión ..................................................................................... 69 8.16.2 Sistema de control para la pronación ............................................................................... 72 8.16.3 Sistema de marcha humana .............................................................................................. 76 8.16.4 Control en paralelo de la flexión y pronación .................................................................. 78 8.17 SELECCIÓN DEL MOTOR ......................................................................................................... 80 8.18 SISTEMA DE CONTROL EN PARALELO DE LA FLEXIÓN Y PRONACIÓN. .................. 82 8.19 INGENIERÍA DE DETALLE ........................................................................................................ 87 8.19.1 Tubo adaptador de pierna .................................................................................................. 87 8.19.2 Mecanismo tipo cardan....................................................................................................... 88 8.19.3 Modificaciones del pie seleccionado ................................................................................ 89 8.19.4 Acople del sistema cardan al pie ...................................................................................... 89 8.19.5 Acople del sistema cardan al sistema modular ............................................................... 90 8.19.6 Adecuaciones para el acople de los motores con el sistema cardan. ......................... 90 8.19.7 Ángulos del acople mecánico cardan al pie jaipur. ........................................................ 91 8.19.8 Selección del sensor de presión ....................................................................................... 92 8.19.9 Selección del sensor de aceleración ................................................................................ 92 8.19.10 Planos de sensores ............................................................................................................. 92 8.19.11 Ubicación de los actuadores .............................................................................................. 93 8.19.12 Caja reductora...................................................................................................................... 93 8.19.13 CIRCUITO DE CONTROL ................................................................................................. 94 8.19.14 Lógica de trabajo del sistema ............................................................................................ 96spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABspa
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dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.12749/19197
dc.language.isospaspa
dc.publisher.facultyFacultad Ingenieríaspa
dc.publisher.grantorUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería Mecatrónicaspa
dc.relation.referencesArimed. (s.f.). Arimed. Recuperado el 20 de Septiembre de 2007, de http://arimed.com/services/prostheticsspa
dc.relation.referencesOssur. (2009). Ossur. Recuperado el 30 de Septiembre de 2009, de www.ossur.comspa
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dc.relation.referencesMahavir - Kmina. (2007). Recuperado el 30 de Septiembre de 2009, de http://www.mahavir-kmina.org/spa
dc.relation.referencesModelo de Motor DC. (2023). Sergio Castaño. Recuperado el 04 de enero de 2023, de https://controlautomaticoeducacion.com/analisis-de-sistemas/modelo-de-motor-dc/spa
dc.relation.references“sistema de control para el modelo de una prótesis de tobillo” por José Israel Chamorro Acosta, trabajo de grado previo a la obtención del título de ingeniero en mecatrónica, Universidad Técnica Del Norte ( 2017).spa
dc.relation.references“Sistema de control para asistir el movimiento de dorsiflexión de pie caído en la fase de oscilación de la marcha en pacientes hemipléjicos”, por Ana Cecilia Villa parra, proyecto de maestría en ingeniería electrónica, pontificia universidad javeriana (junio – 2011).spa
dc.relation.referencesNormal Gait of Children. (2003). Biomedical Engineering Applications, Basis & Communications Vol 15 No. 4 .spa
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dc.title.translatedDesign of a prosthetic ankle with 2 degrees of freedomspa
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