Título
Diseño y análisis de esfuerzos de prótesis transfemoral pasiva basada en mecanismo de cuatro barras
Autor
ERNESTO ALONSO OCAÑA VALENZUELA
Colaborador
FERMIN MARTINEZ SOLIS (Asesor de tesis)
DANIEL NAPOLEON GOMEZ BALBUENA (Revisor)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Diseño - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) Mecanismo - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) 4-barras - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) Esfuerzos - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) Design - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) Mechanism - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) 4-bars - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) Stress - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) Medical technology - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) Prosthesis - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA - (CTI) CIENCIAS TECNOLÓGICAS - (CTI) TECNOLOGÍA MÉDICA - (CTI) PRÓTESIS - (CTI)
Resumen o descripción
En México, el número de amputados transfemorales en los últimos años ha aumentado debido a problemas como: accidentes de tránsito y enfermedades como la diabetes, que año con año va en aumento. En el mercado existen prótesis comerciales, desarrolladas por los países de primer mundo, cuyo precio oscila entre 150 y 200 mil pesos, lo que las hace inaccesible a cualquier persona. En el presente trabajo se desarrolló el diseño de una prótesis de rodilla pasiva utilizando un mecanismo de cuatro barras. El propósito de esta prótesis es que cumpla con los criterios de marcha de una persona de 120 kg de peso y 1.75 m de altura, así como la estabilidad en fase de bipedestación, que son características importantes del diseño de prótesis. También se buscó obtener la linealidad entre el eslabón impulsor del mecanismo y la pierna, puesto que esta característica es crucial para controlar e imitar trayectorias generadas en marcha normal sana. Se realizó el diseño de los eslabones mediante el software CAD para modelado mecánico Solidworks, acatando las características de diseño definidas anteriormente y se analizó la trayectoria de los eslabones evitando la colisión entre ellos. Además, se realizó un análisis de esfuerzos de la prótesis utilizando el criterio de von Mises para la predicción de la falla del material. Se analizaron dos materiales: aluminio y fibra de carbono para determinar el peso total del mecanismo y si con estos materiales es posible su fabricación. Se concluyó que el peso total del mecanismo fue: para fibra de carbono 2.2 kg y para aluminio de 3 kg. Finalmente, se realizó el cálculo de tiempo y el material del prototipado rápido de las piezas a través de la impresión 3D, con tal de poderse implementar y realizar pruebas de funcionamiento.
In Mexico, the number of transfemoral amputees in recent years has increased due to problems like traffic accidents and diseases such as diabetes, which are increasing year after year. In the market, there are commercial prostheses, developed by first world countries, whose price ranges between 150 and 200 thousand pesos, which makes them inaccessible to anyone. In the present work, the design of a passive knee prosthesis was developed using a four-bar mechanism. The purpose of this prosthesis is to achieve the walking criteria of a person of 120 kg of weight and 1.75 m of height, as well as stability in the standing phase, which are important characteristics of the prosthesis design. In the same way, it sought to obtain the linearity between the drive link of the mechanism and the leg, because this feature is crucial to control and imitate trajectories generated in normal healthy running. The design of the links was made using the CAD software for mechanical modeling Solidworks, following the design characteristics defined above and analyzing the trajectory of the links avoiding the collision between them. In addition, a stress analysis of the prosthesis was performed using the von Mises criterion for the prediction of material failure. Two materials were analyzed: aluminum and carbon fiber to determine the total weight of the mechanism and if it is possible to manufacture them with these materials. It was concluded that the total weight of the mechanism was for carbon fiber 2.2 kg and for aluminum of 3 kg. Finally, the calculation of time and the material of the rapid prototyping of the pieces was made through 3D printing, in order to be able to implement and perform performance tests.
Editor
CIATEQ, A. C.
Fecha de publicación
2018
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Audiencia
Público en general
Repositorio Orígen
CIATEQ Digital
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