Optimización de dinámica inversa sin plataforma para biomecánica del ciclo de marcha y reacciones con el suelo

Abstract

El objetivo de este trabajo es obtener un método para calcular las reacciones entre pie y suelo durante el ciclo de marcha mediante la dinámica inversa sin hacer uso de las plataformas de fuerza. Habitualmente, el proceso de la dinámica inversa para calcular las reacciones empieza por capturar el movimiento del sujeto y recoger los datos de las reacciones con el suelo con placas de fuerza para poder resolver el problema en aquellas fases en las que se necesitan datos adicionales, como las fases de doble apoyo. Sin embargo, no siempre es posible disponer de plataformas para realizar las mediciones. Además, pueden surgir otros problemas como que solo exista una plataforma donde realizar la pisada con los dos pies o a la hora de realizar el estudio del pie multisegmento que no se conoce las reacciones para cada parte, aunque se disponga de plataforma. Por este motivo, se investigan métodos para poder obtener los datos de las reacciones en el ciclo de marcha sin el uso de plataforma. Uno de estos estudios es el trabajo realizado en Ren [2], el cual propone una suposición de las reacciones para uno de los pies en la fase de doble apoyo. Posteriormente, se realizó otro trabajo cuyo objetivo es optimizar este trabajo de Ren. Este estudio está recogido en Villeger [3], propone sólo una plataforma para recoger los datos y lleva a cabo una optimización de la suposición propuesta por Ren para el cálculo de las reacciones. Previamente en un estudio realizado por el alumno Juan Morales [1] se analizó e implementó el trabajo descrito en [2]. En este trabajo se va a realizar una simplificación de [1] relacionada con la forma de obtener las reacciones y, además, principalmente se va a implementar el método de optimización propuesto en [3] para mejorar los resultados de cálculo de las reacciones respecto al método propuesto en [2].

The aim of this work is to obtain a method to calculate the reactions between foot and ground during the gait cycle through inverse dynamics without using force plate. Usually, the process of the inverse dynamics to calculate the reactions begins by capturing the movement of the subject and measuring the data of the reactions with the ground with force plates to be able to solve the problem in those phases in which additional data are needed, such as the double support phases. However, it is not always possible to have platforms to perform the measurements. In addition, other problems may arise, for instance when there is only one platform where you can step on the foot with both feet or for the study of the multi segment foot, where we do not know the reactions for each part, even if a platform is available. For this reason, methods are investigated to obtain the data of the reactions in the gait cycle without the use of a platform. One of these studies is the work done in Ren [2], which proposes an assumption of the reactions for one of the feet in the double support phase. Subsequently, another work was carried out whose objective is to optimize this work of Ren. This study is collected in Villeger [3], proposes only a platform to collect the data and performs an optimization of the assumption proposed by Ren for the calculation of the reactions. Previously, in a study conducted by the student Juan Morales [1], the work described in [2] was analyzed and implemented. In this work a simplification of [1] related to the way to obtain the reactions will be carried out and, in addition, mainly the optimization method proposed in [3] will be implemented to improve the results of calculating the reactions with respect to the method proposed in [2].