Publicación: Diseño y construcción de una plataforma dinamométrica
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Resumen en español
Este trabajo presenta el diseño y construcción de una plataforma dinamométrica para el análisis de la marcha humana. La principal motivación del proyecto es contribuir con la dotación del laboratorio de biomecánica del programa de Ingeniería Biomédica de la EIA-CES. Las plataformas dinamométricas son una herramienta valiosa para el análisis cinético de la marcha. Con este proyecto se pretendió cubrir una fase inicial que no sólo produjo un primer prototipo de hardware y software, sino que además generó recomendaciones importantes para el desarrollo de trabajos posteriores en esta área. Así en el futuro el laboratorio de biomecánica de la EIA-CES podrá contar con plataformas dinamométricas con calidad equiparable a las que se encuentran en el mercado. La plataforma obtenida consta de una celda de carga que permite registrar la componente vertical de la fuerza de reacción del suelo. El diseño de la plataforma estuvo sujeto a un estudio de análisis modal, empleando el software de modelación por elementos finitos Algor ®, con el fin de calcular la frecuencia natural de la plataforma. La frecuencia hallada fue de 10.83Hz, con la cual sólo se recomienda emplear esta plataforma para estudios de marcha y no para estudios de fuerzas de impacto. La plataforma dinamométrica cuenta con una etapa de instrumentación electrónica externa acoplada a un sistema de adquisición de datos manejado por un software llamado DinaMED 1.0 creado en Labview®6.1. El software ejecuta operaciones de calibración, filtrado y procesamiento de la señal. El algoritmo de calibración hace la conversión del voltaje registrado por la celda de carga a kilogramos, corrige el drift del cero, y faculta la calibración de distintas superficies a la plataforma. Los algoritmos para el procesamiento de la señal desarrollados hacen cómoda la interpretación de los datos a través de la visualización de distintos tipos de gráficas. La Interfaz Gráfica de Usuario (GUI) del software DinaMED 1.0 facilita, de forma amigable, la interacción del usuario con el software.
Resumen en inglés
ABSTRACT: This work presents the design and construction of a dynamometric platform for human gait analysis. The main goal of this project is to contribute to the set up of a biomechanics laboratory for the biomedical engineering program at the EIA. Dynamometric platforms are a valuable tool for gait kinetic analysis. This project was intended to cover an initial stage of design which not only provided a first prototype of hardware and software, but also important recommendations for future work in this area. The long term goal will be to have reliable dynamometric platforms at the biomechanics laboratory at EIA-CES, with a quality comparable to those available in the market. The platform constructed has a load cell, which allows capturing the vertical component of the ground reaction force. The platform’s design underwent a modal analysis using the finite element model software Algor®, to calculate the natural frequency of the platform. The calculated natural frequency was of 10.83 Hz, what means the platform should only be used for human gait analysis and not for study cases that imply impact forces. The platform has an external electronics’ instrumentation stage coupled to a data acquisition system. The system is controlled by a software called DinaMed 1.0 which was designed in LabView® 6.1. The software performs calibration, filtering and processing of the signal. The calibration algorithm makes the conversion of the volts registered by the load cell to kilograms, corrects the zero drift and provides the options of swapping different surfaces to the platform. The signal processing algorithms ease the data interpretation through out visualization of different graph types. DinaMed’s User Graphical Interface (GUI) facilitates, in a friendly manner, the user’s interaction with the software.