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Title: Implementación de protocolos para el estudio cinemático del cuerpo humano considerado como un sistema biomecánico.
Authors: Ortiz Solano, Esteban Patricio
Keywords: BIOMECÁNICA
CINEMÁTICA
Issue Date: 1-Jun-2021
Publisher: Quito, 2021
Citation: Ortiz Solano, E. P. (2021). Implementación de protocolos para el estudio cinemático del cuerpo humano considerado como un sistema biomecánico. 145 hojas. Quito : EPN.
Abstract: The Faculty of Mechanical Engineering (FIM) of the Escuela Politécnica Nacional (EPN) has implemented the Bioengineering laboratory. In the present project, a lab manual for this laboratory is developed that will be very useful for FIM students who wish to understand the fundamentals of the kinematics of the human body. The lab manual consists of 3 practices built with 2 kinematic protocols. The motor tasks studied in the human body were: 1) knee flexion-extension (FEK), 2) elbow flexion-extension (FEE) and 3) elbow pronation-supination (PSE). The kinematic parameter quantified is the range of motion (ROM) measured in an absolute angle with the use of magneto-inertial measurement units (MIMUs). The anatomical and joint coordinate systems were established according to suggestions of the International Society of Biomechanics (ISB). The protocols were applied in 4 participants. Both upper and lower kinematic chains were modeled as rigid bodies connected by ideal mechanical joints. The kinematic models allowed the derivation of theoretical equations of motion whose coefficients were fitted by numerical methods. The comparison between theoretical and experimental data was by means of root mean square error (RMSE). Periodic motion curves were obtained because of the cyclic nature of the motions. The ROM of FEK, FEE and PSE is consistent with the results of previous research. The PSE movement presented the highest RMSE during the comparison between experimental and theoretical data with a difference of 22.1%, while the lowest RMSE was presented by the FEK with an error of 3,80%.
Description: La Facultad de Ingeniería Mecánica (FIM) de la Escuela Politécnica Nacional (EPN) ha implementado el laboratorio de Bioingeniería. En el presente proyecto se elabora una guía de prácticas para este laboratorio que será de gran utilidad para los estudiantes de la FIM que deseen comprender los fundamentos de la cinemática del cuerpo humano. La guía consta de 3 prácticas construidas con 2 protocolos cinemáticos. Las tareas motoras estudiadas fueron: 1) Flexo-extensión de la rodilla (FER), 2) flexo-extensión del codo (FEC) y 3) pronosupinación del codo (PSC). El parámetro cinemático cuantificado fue el rango de movimiento (ROM) medido de forma absoluta con el uso de sensores magneto-inerciales (MIMUs). Los sistemas de coordenadas anatómicos y los sistemas de análisis de junta fueron establecidos siguiendo recomendaciones de la Sociedad Internacional de Biomecánica (ISB). Se aplicaron los protocolos en 4 participantes. Las cadenas cinemáticas tanto superior como inferior fueron modeladas como cuerpos rígidos conectados por juntas mecánicas ideales. Los modelos cinemáticos permitieron deducir ecuaciones de movimiento teóricas cuyos coeficientes fueron ajustados mediante métodos numéricos. La comparación entre los datos teóricos y experimentales fue mediante el error cuadrático medio (RMSE). Se obtuvieron curvas de movimiento periódicas por la naturaleza cíclica de los movimientos. El ROM de FER, FEC y PSC concuerda con valores de investigaciones previas. El movimiento de PSC fue el que mayor RMSE presentó durante la comparación entre lo experimental y lo teórico con una diferencia de 22,1%, mientras que, el menor RMSE lo presentó la FER con un error de 3,80%.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/21665
Appears in Collections:Tesis Mecánica (IM)

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