Diseño de una prótesis ergonómica para el uso de una persona con discapacidad en su extremidad inferior
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Date
2019
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
A feasibility analysis of three alternatives is carried out for the development of the
prosthesis with different mechanisms, based on the weighted criteria of low cost,
functionality and reliability, ease of manufacturing and assembly, technological
innovation and ergonomics. It was made a measurement of the anthropometric
dimensions of a sample of 360 adult male people to determine the body
measurements that should be considered in the design of the prosthesis for the
dimensioning of the elements. From the weighting of the criteria, it is established that
cost, functionality and reliability have a greater weight. Under considerations
exposed, alternative 1 was selected consisting of a prosthesis with hydraulic drive,
which has three main components such as a socket, a leg with a hydraulic cylinder
inside and a template that meets the function of the human foot. The materials
considered are for the case of the carbon fiber socket, the PP Polypropylene leg and
the POM polymer acetal template. The construction of the leg and the template is
done through a molding process complemented by a finish by polishing and painting.
By checking the stress resistance of Von Mises or Distortion Energy, it is determined
that the maximum tension is 44.85 MPa, with a design safety factor of 3.8, which is
higher than the required minimum of 2.5.
Description
Para el desarrollo de la prótesis se realiza un análisis de factibilidad de tres
alternativas con diferentes mecanismos, con base en los criterios ponderados de bajo
costo, funcionalidad y fiabilidad, facilidad de manufactura y ensamblaje, innovación
tecnológica y ergonomía. En cuanto al dimensionamiento de los elementos, se
efectuó una medición de las dimensiones antropométricas una muestra de 360
personas de género masculino adulto para determinar las medidas corporales que
debían ser consideradas en el diseño de la prótesis. De la ponderación de los
criterios, se establece que el costo, la funcionalidad y fiabilidad tienen un mayor
peso. Bajo dichas consideraciones expuestas se seleccionó la alternativa 1 que
consiste en una prótesis por accionamiento hidráulico, la cual tiene tres componentes
principales como son un socket, una pierna con un cilindro en su interior y una
plantilla que cumple la función del pie humano. Los materiales considerados para el
caso del socket es fibra de carbono, para la pierna polipropileno PP y para la plantilla
de POM polímero acetal. La construcción de la pierna y la plantilla se realiza
mediante un proceso de moldeado complementado con un terminado mediante
pulido y pintura. Mediante comprobación de la resistencia al esfuerzo de Von Mises
o Energía de Distorsión, se determina que la tensión máxima es de 44.85 MPa, con
un factor de seguridad del diseño de 3.8, que es superior al mínimo requerido de 2.5.
Keywords
PRÓTESIS ERGONÓMICA, EXTREMIDAD INFERIOR, BIOMECÁNICA DEL TOBILLO, BIOMECÁNICA DE LA RODILLA, ANTROPOMETRÍA, ERGONOMÍA, SISTEMAS MECÁNICOS, PRÓTESIS TRANSFEMORAL, FACTOR DE SEGURIDAD, MEDIDAS ANTROPOMÉTRICAS