Diseño y Construcción de una Prótesis Mecatrónica de Miembro Inferior con Compensación Magnetoreológica
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https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001842914
https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001663171
https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001410933
https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000542652
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Descripción
Este proyecto tiene como propósito la implementación de un amortiguador magnetoreológico en el diseño y construcción de una prótesis transfemoral que mediante el control del voltaje puede cambiar la viscosidad del fluido. La metodología planteada hace énfasis en cinco fases: comenzando con el modelamiento de la extremidad por medio del formalismo de Euler-Lagrange, de manera que se obtienen las ecuaciones de movimiento asemejando el sistema al comportamiento de un péndulo doble, seguido de la caracterización del modelo del amortiguador por medio de pruebas de laboratorio y la optimización del modelo lugre con el uso de algoritmos genéticos, luego se realizó el modelo CAD de cada una de las piezas en SolidWorks y su análisis de tensiones obteniendo cada una un factor de seguridad que demuestra que el material soporta las cargas a las que será expuesto, después se realizó el diseño de controlador difuso, determinando las funciones de membresía de las variables lingüísticas obtenidas en la adquisición de datos de la marcha de una persona sin discapacidad, para correlacionar los conjuntos lingüísticos con la salida deseada a través del método de inferencia de Mamdani, una vez obtenidos todos los diseños, se construye la prótesis y se realizan pruebas de funcionamiento durante la marcha validando el prototipo de acuerdo a los resultados obtenidos.
Abstract
The purpose of this project is the implementation of a magnetorheological damper in the design and construction of a transfemoral prosthesis that can change the viscosity of the fluid by controlling the voltage. The proposed methodology emphasizes five phases: starting with the modeling of the limb by means of the Euler-Lagrange formalism, so that the equations of motion are obtained resembling the system to the behavior of a double pendulum, followed by characterization of the damper model through laboratory tests and the optimization of the lugre model with the use of genetic algorithms, then the CAD model of each of the pieces was made in SolidWorks and its stress analysis obtaining each one a safety factor that shows that the material supports the loads to which it will be exposed, then the fuzzy controller design was carried out, determining the membership functions of the linguistic variables obtained in the data acquisition of the gait of a person without disability, in order to correlate the linguistic sets with the desired output through Mamdani’s inference method, after all the designs have been obtained, the prosthesis is built and functional tests were performed during the gait validating the prototype according to the results obtained.
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Citación
Mora Pérez, Z. A. y Muñoz Vásquez, S. (2022). Diseño y Construcción de una Prótesis Mecatrónica de Miembro Inferior con Compensación Magnetoreológica. [Trabajo de Grado, Universidad Santo Tomás]. Repositorio Institucional.