Optimización de la síntesis de un mecanismo de seis barras con aplicación en prótesis de rodilla humana, garantizando la estabilidad en el ciclo de marcha, mediante algoritmos genéticos
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Date
2018-04
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
El presente trabajo titulado “Optimización de la síntesis de un mecanismo de seis
barras con aplicación en prótesis de rodilla humana garantizando la estabilidad en
el ciclo de marcha mediante algoritmos genéticos”, presenta la optimización en el
proceso de síntesis de mecanismos basado en algoritmos genéticos (AG) para el caso de
un mecanismo plano de seis barras tipo Watt I utilizado como base para el diseño de una
prótesis policéntrica de rodilla.
Para optimizar el mecanismo se definió seis posiciones prescritas correspondientes a seis
posiciones en la trayectoria del centro instantáneo de rotación (CIR) de una prótesis de
rodilla policéntrica durante el ciclo de marcha de una persona, de estas posiciones se
tomaron seis puntos de precisión.
Se aplicó el código de programación de optimización de síntesis por algoritmos genéticos
para mecanismos desarrollado en MATLAB; con una población creada aleatoriamente,
en base al dominio de cada variable (longitud de los eslabones y ángulos de movimiento)
de mil individuos, y codificada (sistema binario), con la intención que facilite el uso de
los operadores genéticos (selección, cruce y mutación), la elaboración de una función en
base a las ecuaciones de Freudenstein para la evaluación de los individuos; con una
condición de paro para un máximo número de mil generaciones o un error de 0.001.
El método de optimización de síntesis por algoritmos genéticos, aplicado a la generación
de movimiento para seis posiciones del CIR de un mecanismo Watt I, permitió encontrar
las longitudes representativas de los eslabones correspondientes a la prótesis de rodilla
humana, alcanzando las 1000 generaciones con un error de 0.5158; y finalmente se llevó
a cabo el diseño y simulación del mecanismo obtenido mediante el Software SolidWorks
donde se comprobó que el mecanismo logra generar el movimiento característico durante
el ciclo de marcha.
Description
El presente trabajo titulado “Optimización de la síntesis de un mecanismo de seis
barras con aplicación en prótesis de rodilla humana garantizando la estabilidad en
el ciclo de marcha mediante algoritmos genéticos”, presenta la optimización en el
proceso de síntesis de mecanismos basado en algoritmos genéticos (AG) para el caso de
un mecanismo plano de seis barras tipo Watt I utilizado como base para el diseño de una
prótesis policéntrica de rodilla.
Para optimizar el mecanismo se definió seis posiciones prescritas correspondientes a seis
posiciones en la trayectoria del centro instantáneo de rotación (CIR) de una prótesis de
rodilla policéntrica durante el ciclo de marcha de una persona, de estas posiciones se
tomaron seis puntos de precisión.
Se aplicó el código de programación de optimización de síntesis por algoritmos genéticos
para mecanismos desarrollado en MATLAB; con una población creada aleatoriamente,
en base al dominio de cada variable (longitud de los eslabones y ángulos de movimiento)
de mil individuos, y codificada (sistema binario), con la intención que facilite el uso de
los operadores genéticos (selección, cruce y mutación), la elaboración de una función en
base a las ecuaciones de Freudenstein para la evaluación de los individuos; con una
condición de paro para un máximo número de mil generaciones o un error de 0.001.
El método de optimización de síntesis por algoritmos genéticos, aplicado a la generación
de movimiento para seis posiciones del CIR de un mecanismo Watt I, permitió encontrar
las longitudes representativas de los eslabones correspondientes a la prótesis de rodilla
humana, alcanzando las 1000 generaciones con un error de 0.5158; y finalmente se llevó
a cabo el diseño y simulación del mecanismo obtenido mediante el Software SolidWorks
donde se comprobó que el mecanismo logra generar el movimiento característico durante
el ciclo de marcha.
Keywords
Sintesis de un mecanismo de seis barras