podologia

MODELAMIENTO DE LA MARCHA HUMANA POR MEDIO DE GRAFICOS DE
UNION
Leonardo Contreras, Máximo Roa, Diego Garzón
Maestría en Materiales y Procesos, Dpto. Ing. Mecánica y Mecatrónica
Universidad Nacional de Colombia –Bogotá.

Abstract
Many researchers who study human walking models and simulation combine
kinesiology with the dynamics of rigid bodies. This thesis uses the bondgraph method
asan alternative to the classical modelling techniques how equations differential. This
approach is based on the energy exchanged between components of a system, the
bonds connecting components representing the energy exchanged. An seven segment
bondgraph model with twenty degrees of freedom is developed and used to estimate
torques, forces intersegmentals and potency in articulations.
The modelis used using treadmill walking experimental data. The model is validated
comparing results of torques, forces intersegmentals and potency in articulations with
the experimental data.
Resumen
Muchos investigadores que han estudiado el modelamiento y simulación de la marcha
humana combinan la kinesiología con la dinámica de un cuerpo rígido. Esta tesis usa
el método de gráficos de unión comouna alternativa a las alternativas de
modelamiento clásico como ecuaciones diferenciales. Este desarrollo es basado en el
intercambio de energía entre los componentes de un sistema; las uniones
representan el intercambio de energía. Un modelo de gráficos de unión de siete
segmentos con 20 grados de libertad es desarrollado par estimar los torques, fuerzas
intersegmentales y potencias enarticulaciones. El modelo es simulado implementando
datos experimentales del pasillo de marcha. El modelo es validado comparando los
resultados de torques, fuerzas intersegmentales y potencia con los datos
experimentales.
1. Introducción
Uno de los mayores problemas en el
campo de la ingeniería biomédica es la
creación de un modelo matemático que
represente el cuerpo humano, en una
forma quenos de la oportunidad de
recrear, simular o analizar movimientos
como caminar, correr o subir obstáculos.
La adaptación de la caminata bípeda
cambia en el cuerpo humano desde
nuestro nacimiento. Caminar es conseguir
a través de un proceso de aprendizaje el
entrenamiento de
músculos para
controlar el cuerpo a la bipedestación y al
caminar; razón por la cual no es
sorprendente que cadapersona tenga sus

propias características superpuestas en el
patrón básico de la locomoción
Con el fin de lograr una ampliación del
conocimiento teórico de la caminata
humana que permita desarrollar mejores
elementos como prótesis y órtesis , en
este trabajo se planteó como objetivo
principal realizar una exploración del uso
de
los
gráficos
de
unión
como
herramienta
para
modelarlos
movimientos humanos, y
crear un
modelo del proceso de locomoción de la
marcha por medio de esta técnica; este
modelo final será el resultado de modelos
dinámicos sencillos que ayudaran a
entender la dinámica de la marcha

humana en el plano sagital; trabajo que
iniciará con el estudio del modelo mas
simple que es el del péndulo invertido.
Los modelos son contrastados con losrealizados con la herramienta simulink de
Matlab ya que en su totalidad son
realizados por una nueva metodología de
realización de gráficos de unión basada
en la mecánica newtoniana. Cabe anotar
que también se realizan los modelos por
la técnica conocida de Karnopp Y
Rosemberg (Karnopp Y Rosemberg, 1975)
Este trabajo no solo permitirá al Grupo de
Investigación en Biomecánica de laUniversidad
Nacional
de
Colombia
apropiarse de un documento adicional
para evaluar la locomoción humana, lo
cual repercute en una mejor calidad y
adaptabilidad
de
los
elementos
biomecánicos, sino que será un avance en
el campo tecnológico del país, ya que se
convierte en un aporte en el conocimiento
de una nueva técnica de modelamiento
de sistemas dinámicos que aunque es
conocida, poca...