Programa para el diseño de mecanismos de 4 barras basado en un algoritmo evolutivo

Abstract

El diseño de mecanismos de cuatro barras es fundamental en diversas aplicaciones de la ingeniería, como en la biomecánica para el desarrollo de prótesis de rodilla policéntricas. En este trabajo se desarrolló un programa computacional basado en un algoritmo evolutivo para optimizar el diseño de estos mecanismos, asegurando que la trayectoria del Centro Instantáneo de Rotación (CIR) se ajuste a las necesidades específicas de cada usuario. Para ello, se implementó un algoritmo evolutivo en Python, utilizando bibliotecas como NumPy, DEAP y Tkinter, lo que permitió automatizar la búsqueda de los parámetros óptimos del mecanismo. Además, se incorporó una interfaz gráfica (GUI) que facilita la interacción con el usuario, permitiendo la entrada de datos personalizados, como el ángulo máximo de flexo-extensión y los parámetros de los eslabones. El proceso de validación se realizó mediante la comparación de los resultados obtenidos con datos experimentales y modelos diseñados en SolidWorks, evaluando el error euclidiano para medir la precisión de la trayectoria generada. Los resultados mostraron que un mayor rango de movimiento mejora la precisión del mecanismo, reduciendo el error promedio de 17.83 unidades (para 20° de flexión) a 2.33 unidades (para 180° de flexión). En conclusión, el programa desarrollado permite optimizar el diseño de mecanismos de cuatro barras de manera eficiente y adaptable a diferentes condiciones, ofreciendo una herramienta innovadora para el diseño.