Diseño y simulación de una articulación de rodilla para prótesis externa usando herramientas CAD-CAE

Abstract

Alrededor del mundo existen un gran número de personas que tienen algún tipo de discapacidad física. La pérdida de un miembro inferior afecta considerablemente a la movilidad bípeda, dificultando sus actividades cotidianas y frustración en las personas generando un sin número de consecuencias tanto físicas como emocionales. El uso de una prótesis externa de tipo transfemoral aumenta la confianza, la movilidad y mejora de la autoestima. Uno de los inconvenientes en la adquisición de una prótesis son los costos elevados siendo este un gran limitante. Por esta razón es importante desarrollar prótesis inteligentes, siendo los sensores los encargados de tomar las señales biológicas del músculo para pasar al procesamiento de la señal y emitir una determinada señal para el manejo de los actuadores y de esta forma emular la caminata de una persona.

Al diseñar una articulación de rodilla para prótesis transfemoral y general una simulación de todas las fuerzas que intervienen en el mecanismo permite desarrollar un mecanismo funcional y tener una buena relación peso resistencia. Para el desarrollo del diseño es fundamental comprender la biomecánica de la marcha humana, determinar los principales parámetros que influyen en el diseño como son las fuerzas, los momentos, los desplazamientos los ángulos que intervienen en el mecanismo, se debe mencionar que los datos obtenidos de la biomecánica de la marcha y los principales parámetros usados para el diseño han sido tomados de estudios o investigaciones anteriores por razones de que es necesario un laboratorio de marcha para la obtención de estos datos.  Una vez comprendido todos estos aspectos se realiza el croquis o un CAD de la articulación de rodilla de acuerdo a estudios antropométricos para finalmente colocar todas las cargas que intervienen en dicho mecanismo y obtener el análisis estático mediante el método de elementos finitos.