Modelado de una prótesis transfemoral electrónica en la marcha humana

Fecha

Autor corporativo

Título de la revista

ISSN de la revista

Título del volumen

Editor

Compartir

Altmetric

Resumen

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.

Descripción

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.

Palabras clave

Matlab, SolidWorks, Marcha humana, Péndulo invertido, Prótesis transfemoral

Materias

Ingeniería en Control - Tesis y disertaciones académicas , Bioingeniería , Biomecánica , Prótesis - Diseño , Implantes ortopédicos , Fisiología - Aparatos e instrumentos

Citación