Ciencias con mención en Ingeniería Mecatrónica

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    Propuesta conceptual en el diseño de una silla de ruedas con sistema de posicionamiento bípedo para personas parapléjicas
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-09-14) Carretero Karretero, Camilo Marcelo; Elías Giordano, Dante Ángel
    El presente trabajo de investigación detalla el procedimiento realizado para desarrollar una propuesta de diseño conceptual de una silla de ruedas con posicionamiento bípedo para personas parapléjicas. Utilizando la metodología VDI 2221 de la Norma Alemana se realizó el proceso de investigación, planteamiento y selección necesaria para obtener el diseño conceptual. Se inició con el planteamiento de la problemática y dificultades que tienen las personas parapléjicas al realizar actividades comunes que no tendría una persona que puede pararse, seguido del estado del arte respectivo para recabar información de dispositivos e investigaciones previas relacionadas al desarrollo o diseño de sillas de ruedas bipedestadoras o similares que simulen el movimiento de una persona al levantarse y mantener dicha posición, así como de la biofísica del ser humano que deberá tomarse en cuenta para el desarrollo del dispositivo. Con la información recabada se detallaron los requerimientos del dispositivo como geometría, peso o dinámica, junto con la estructura de funciones para controlar, energizar o realizar movimientos mecánicos que deberá seguir el dispositivo. Con ello, se realizó la búsqueda de actuadores tal como el actuador lineal, sensores de voltaje para la batería y otros dispositivos necesarios para desarrollar las matrices morfológicas que distinguen cada propuesta de solución. Destacando el uso de un actuador lineal eléctrico que logrará soportar todo el peso durante el movimiento, el cual junto con un acelerómetro permitirán un mayor control y suavidad a la hora del movimiento del usuario durante el cambio de posición. Finalmente, se detalló cada una de las propuestas de solución, de las cuales se hizo una evaluación técnica y económica evaluando complejidad, facilidad de uso, ergonomía y costes para obtener una propuesta ganadora. Siendo esta propuesta mejorada y detallada en mayor profundidad en sus uniones, distribución de piezas y componentes para obtener el diseño conceptual que cumpla adecuadamente con los requerimientos y funcionamiento esperado del dispositivo.
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    Diseño de un exoesqueleto de mano para la auto-terapia asistida en base a un patrón de movimiento
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-07-19) Huanca Champi, Luis Enrique; Callupe Pérez, Rocío Liliana
    La tecnología y, como consecuencia, la robótica se encuentra influyendo en muchos rubros para ayudar a las personas. Una de estas es la medicina en rehabilitación utilizando dispositivos mecánicos acoplados a las extremidades del cuerpo humano. Por tal motivo diversas compañías a nivel mundial venden exoesqueletos de mano para ayudar a recuperar los movimientos cotidianos que una persona realiza, como por ejemplo, sujetar objetos y colocarlos en otro lugar. Pero, como esta tecnología recién está comenzando, los exoesqueletos comerciales son de elevados costos y nos proporcionan bajo grados de libertad en los movimientos de dedos y muñeca. Por tal motivo, se propone un exoesqueleto que será de bajo costo para que los hospitales del Perú y las personas puedan adquirirlo. Este dispositivo ayuda a los especialistas en rehabilitación en la realización de los ejercicios a pacientes adultos-mayores y, se plantea que los fisioterapeutas puedan atender a mayor cantidad de adultos mayores con accidente cerebrovascular (ACV) debido a que ahora solo tendrán la función de analizar el progreso en la recuperación del paciente mas no en la realización exhaustiva de los ejercicios. Se propone el diseño de un exoesqueleto para la rehabilitación de mano y muñeca utilizando actuadores y mecanismos de 4 barras para lograr su correcto movimiento, sensores para verificar el correcto funcionamiento del exoesqueleto y una interfaz usuario-máquina para poder controlar el inicio y el estado del progreso del ejercicio; y detener los movimientos en caso de emergencia. Se obtuvo como resultado el diseño preliminar del exoesqueleto de mano y muñeca, así como los componentes mecánicos y eléctricos a utilizar.
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    Diseño conceptual de un dispositivo mecatrónico para la rehabilitación y monitoreio de rodilla en pacientes mayores de 45 años diagnosticados con gonartrosis leve o moderada
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-03-05) Jimenez Panta, Alejandro Benjamin; Abarca Pino, Victoria Elizabeth
    La gonartrosis (o artrosis de rodilla) representa un problema de gran predominancia en adultos mayores de 45 años, siendo esta una enfermedad degenerativa natural. Entre las distintas alternativas para ralentizar el progreso de esta condición se encuentra el ejercicio físico, el cual puede ser realizado con exoesqueletos de rehabilitación que permitan apoyar al terapeuta en su intensiva labor y de esta manera mejorar la eficiencia en su labor y permitir mayor acceso de pacientes a estas sesiones a través de la ampliación de frecuencia, duración y disponibilidad de cada sesión. Así, se propone realizar el diseño conceptual de un exoesqueleto de rehabilitación como respuesta a la problemática de gonartrosis. Para lograr este objetivo, se implementó la metodología VDI2206 partiendo de un estudio del miembro inferior, así como de las tecnologías existentes y arribando a un concepto óptimo de solución del dispositivo propuesto. Este dispositivo, de uso clínico, contribuye a resolver los desafíos que actualmente existen en exoesqueletos rígidos como la falta de confortabilidad y adaptabilidad a la situación única de cada paciente. Al mismo tiempo que resuelve falencias en los actuales dispositivos tipo Soft como la garantía de seguridad y transmisión de fuerza necesaria para los ejercicios comunes en las prácticas de rehabilitación de personas con gonartrosis.
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    Propuesta conceptual del segmento antebrazo para una prótesis mioeléctrica usando mecanismos paralelos de 3 grados de libertad
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-17) Hinostroza Noreña, César Andrés; Elías Giordano, Dante Ángel
    En este trabajo se muestra una propuesta de diseño conceptual de un dispositivo antebrazo (cubito-radial) para una prótesis mioeléctrica transradial proximal usando mecanismos paralelos, teniendo en cuenta los tres grados de libertad existentes en la muñeca (abducción–aducción, flexión–extensión y pronación–supinación). El documento aborda la problemática y necesidad evidente de desarrollar dispositivos de este tipo en el entorno peruano. Para ello se tuvieron en cuenta datos estadísticos sobre la condición de los amputados en el Perú. Asimismo, se investigó sobre tecnologías similares disponibles para tener una base sobre la cual abordar la resolución de esta problemática. Una vez realizado un estudio exhaustivo se recopiló la información más relevante con la cual se desarrollaron los requerimientos que el diseño debe satisfacer, tales como los rangos de los grados de libertad, dimensiones geométricas, seguridad, entre otros. Posteriormente, se procedió a generar tres posibles soluciones teóricas (soluciones conceptuales) que fueron evaluadas, técnica y económicamente, para determinar lo que sería la base de este diseño conceptual. Luego, se analizaron los posibles proyectos preliminares basados en el concepto de solución óptimo. De estos solo uno fue escogido debido a que tuvo los mejores resultados en una segunda evaluación técnica y económica. Finalmente, se pudo obtener satisfactoriamente un concepto de solución y un proyecto preliminar óptimo, o diseño conceptual, utilizando como base la norma VDI 2221 como metodología de diseño.
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    Propuesta conceptual de un dispositivo tipo exoesqueleto para asistir a la articulación de la rodilla al correr
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-15) Torres Ricalde, Diego Rodrigo; Elías Giordano, Dante Ángel
    En el presente trabajo de investigación se ha realizado el diseño conceptual (en base a la norma VDI 2221) de un exoesqueleto para asistir y proteger la articulación de la rodilla al correr. Este diseño ha sido seleccionado entre varias alternativas de solución luego de una evaluación técnica-económica basada en criterios considerados importantes para un exoesqueleto de este tipo. Se ha realizado una breve revisión de la anatomía, fisiología y biomecánica de los miembros inferiores del cuerpo humano. Así mismo, se han evaluado las necesidades que tendría el usuario del exoesqueleto en mención, así como algunos de los parámetros más importantes al momento de correr. De esta manera, se han determinado los requerimientos con los que debe cumplir el dispositivo mencionado. Se han investigado diversos exoesqueletos y se han estudiado los componentes utilizados en estos. Además, se han hecho comparaciones entre los tipos de actuadores que suelen ser usados y también entre algunas configuraciones especiales de estos. De esta forma, se determinaron los componentes que pueden cumplir con las funciones de la matriz morfológica para cada dominio (mecánico, eléctrico – electrónico y de control). Se presentan también las alternativas para la estructura de funciones y se elige aquella considerada óptima, a partir de la cual se han elaborado las matrices morfológicas respectivas y se han propuesto las alternativas de solución que cumplen con el objetivo general de este trabajo.