Diseño de un dispositivo de medición de fuerza para miembros inferiores

Abstract

En las últimas décadas los avances tecnológicos en el campo de la mecatrónica y robótica han permitido desarrollar dispositivos médicos que proporcionan información cuantitativa y exacta en comparación a los métodos tradicionales. En su mayoría utilizan escalas de registro ambiguas que dependen más de la experticia del fisioterapista. En ese sentido, se propone el diseño de un dispositivo para realizar la medición de fuerza de los grupos musculares cuádriceps e esquiotibiales basado en estudios biomecánicos del cuerpo humano. Para llevar a cabo este proyecto, se realizó un estudio de la biomecánica de la rodilla del cuerpo humano con el fin de generar las especificaciones del sistema. Posteriormente, se diseña la estructura mecánica con su respectivo análisis de esfuerzos, desplazamientos y factor de seguridad. El material seleccionado para realizar todos los análisis fue el acero AISI 1008. En la obtención de los ángulos se utilizó el acelerómetro MPU6050 y el microcontrolador Arduino Nano. La HMI (Interfaz Hombre Maquina) muestra las gráficas de extensión y flexión de la rodilla, y la generación de un reporte donde se detalla la fuerza en cada punto de la posición angular de la pierna. Finalmente se llevó a cabo un proceso de ensayos para determinar las gráficas reales y así poder compararlas con las gráficas ideales que se obtienen en la flexión y extensión de la rodilla.