Diseño de un sistema mecánico semiautomático para realizar ejercicios de fisioterapia de la rodilla
No Thumbnail Available
Date
2018-09
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
En presente trabajo titulado “diseño de un sistema mecánico semiautomático para
realizar ejercicios de fisioterapia para la rodilla”, se desarrolló utilizando el método
de algoritmos genéticos, para el diseño del mecanismo de cuatro barras.
Primero se encontró las dimensiones de las extremidades inferiores para una persona de
1.60 m, para lo cual se tomó como referencia el libro de dimensiones antropométricas de
la población latinoamericana y el modelo de los segmentos del cuerpo humano en función
de la altura, en base a esta información se graficó el mecanismo en el software GeoGebra,
y luego fue simulado para obtener las 6 posiciones de la rodilla en flexión y extensión en
el mecanismo de cuatro barras.
Con el método de optimización de síntesis por algoritmo genético, aplicado a la
generación de movimiento para seis posiciones de un mecanismo de cuatro barras, se
logró gracias al programa Matlab para ello se generó una población de 1000 individuos
aleatoriamente y codificada en el sistema binario después se decodifico en base al rango
de cada variable de los eslabones. A cada individuo creado se evaluó a través de la función
objetivo y para esto se debió encontrar las ecuaciones de freudenstein. Para evaluar la
mayor cantidad de individuos se usaron funciones específicas como selección, cruce y
mutación. este proceso se realizó repetidamente para cada generación. lo cual permitió
encontrar las longitudes de los eslabones (r1=41.960 cm), (r2=44.931 cm), (r3=41.960
cm), (r4=44.931 cm) de un sistema mecánico para realizar fisioterapia de la rodilla.
También se hizo un análisis de esfuerzos para determinar el material de los eslabones que
es un tubo estructural ASTM A500 con un espesor de 2mm y diámetro de ¾”.
Luego para la transmisión de potencia se determinó una relación de velocidad de 8 entre
el gusano y el engrane en el diseño del reductor para reducir la velocidad, con los cálculos
para el diseño del reductor obtuvimos el torque de entrada (3.6245 𝑁𝑚) y la potencia de
entrada (3.085 𝑊) que son necesarias para la selección del motor.
Description
This work entitled "design of a semi-automatic mechanical system to perform
physiotherapy exercises for the knee", it was developed using the genetic algorithms
method, for the design of the four-bar mechanism.
First the dimensions of the lower extremities were found for a person of 1.60 m, for which
the book of anthropometric dimensions of the Latin American population and the model
of the segments of the human body as a function of height were taken as a reference,
based on This information was graphed in the GeoGebra software, and then simulated to
obtain the 6 knee positions in flexion and extension in the four-bar mechanism.
With the method of optimization of synthesis by genetic algorithm, applied to the
generation of movement for six positions of a mechanism of four bars, it was achieved
thanks to the Matlab program for it was generated a population of 1000 individuals
randomly and encoded in the system binary after it is decoded based on the range of each
variable of the links. Each individual created was evaluated through the objective function
and for this the freudenstein equations had to be found. To evaluate the largest number of
individuals, specific functions such as selection, crossing and mutation were used. This
process was repeated for each generation. which allowed to find the lengths of the links
(r1 = 41.960 cm), (r2 = 44.931 cm), (r3 = 41.960 cm), (r4 = 44.931 cm) of a mechanical
system to perform physiotherapy of the knee.
Also effort analysis was also made to determine the material of the links that is an ASTM
A500 structural tube with a thickness of 2mm and diameter of ¾ ".
Then for the power transmission was determined a speed ratio of 8 between the worm and
gear in the design of the reducer to reduce the speed, with the calculations for the design
of the reducer we obtained the input torque (3.6245 𝑁𝑚) and the power input (3.085 𝑊)
that are necessary for motor selection.
Keywords
Mecánico semiautomático