Biomecánica del Movimiento Humano

Prof.: Andrés Valverde ConesaDpto. Ing. Mecánica

Contenidos

Introducción.Estructura mecánica.Estructura cinemática.Tipos de articulaciones.Configuraciones cinemáticas.Precisión de movimientos.

Plano Transverso Plano Frontal Plano Sagital

Plano CoronalPlano Horizontal Plano Medio

Referencias anatómicas

Referencias anatómicas

Eje Antero-posterior o Sagital Recorre de anterior a posteriorÁngulos de movimiento en plano frontal

Eje Medial-Lateral, Lateral, o FrontalRecorre el cuerpo de un lado a otro en Plano FrontalÁngulos de movimiento en Plano Sagital

Eje Longitudinal o VerticalRecorre el cuerpo de craneal a caudalÁngulos de movimiento en Plano Transverso

Referencias anatómicas

Vista Superior (Plano Transverso)

Anterior

PosteriorLateral Lateral

Medial Medial

Referencias anatómicas

A es proximal con respecto de B.C es proximal respecto de C.C es distal respecto de B.B es distal respecto de A.

A

B

C

A

BC

Referencias anatómicas

Superior (craneal)Inferior (caudal)Anterior (ventral)Posterior (dorsal)MedialLateralProximalDistal

SuperficialProfundoExterno (exterior)Interno (interior)CentralPeriféricoParietalVisceral

Referencias anatómicas

ProximalDistalSuperficialProfundoInternoExternoIpsilateralContralateral

Referencias anatómicasFlexiónExtensiónAbducciónAdducciónRotaciónCircunducciónRadializaciónUlnarización Elevación Depresión

Inclinación EversiónInversiónSupinaciónPronaciónProtrusiónRetrusiónDorsiflexión Plantiflexión

Similitudes con la mecánica de Robots

BRAZO HUMANO BRAZO ROBOT

HUESOS ESLABONES

MÚSCULOS ACCIONADORES

TENDONES TRANSMISIONES

NERVIOS CABLES DE SEÑAL

Cadena Cinemática

Un manipulador industrial convencional se conforma como una cadena cinemática abierta formada por un conjunto de eslabones o elementos de la cadena interrelacionados mediante articulaciones o pares cinemáticos.

Tipos de cadenas cinemáticasABIERTAS. Son aquellas en las cuales el último elemento de la cadena es libre, mano, pie. Ej. saludar con la mano. CERRADAS. Son aquellas en las cuales el último elemento es fijo o tiene que vencer una resistencia.

De acuerdo a la resistencia que a vencer: CADENA CERRADA LEVEMENTE FRENADA: La resistencia a vencer es muy pequeña. Ej. trasladar un libro.CADENA CERRADA FUERTEMENTE FRENADA: La resistencia es vencida con dificultad. Ej. empujar un mueble pesado. CADENA CERRADA ESTRICTAMENTE CERRADA: La resistencia es mayor a la fuerza individual, Ej. la resistencia de una pared o del piso.

Articulaciones

Las Uniones son elementos rígidos que se emplean para la conexión de las diversas articulaciones del robot. En una cadena de unión-articulación-unión, se le denomina unión de entrada al eslabón que esta más cerca de la base del robot, a la otra unión por consiguiente se le llama unión de salida. La unión de salida es la que se desplaza con respecto a la unión de entrada.El movimiento de las uniones puede ser lineal o rotacional. Las Articulaciones Lineales implican un movimiento deslizante o de translación de las uniones de conexión, este movimiento puede ser generado por pistones o por medio de hacer deslizar el elemento sobre un carril o guía usando dispositivos mecánicos, eléctricos o neumáticos.

Articulaciones

ArticulacionesDiartrosis o articulaciones móviles

Enartrosis: las superficies articulares que intervienen son esféricas, una cóncava y una convexa. Realizan todos los movimientos posibles en el espacio, como por ejemplo la articulación glenohumeral y la coxofemoral. Condilartrosis: las superficies articulares son alargadas, una convexa y una concava. Efectúan todos los movimientos posibles salvo el de rotación. Trocleartrosis: las superficies articulares son una polea o tróclea y dos carillas separadas por una cresta. Ejecutan los movimientos de flexión y extensión. Por ejemplo, la articulación del codo. Encaje recíproco: las superficies articulares son una cóncava y otra convexa, que encajan perfectamente. Menos la rotación, realizan todos los movimientos, pero con poca amplitud. Trocoides: las superficies articulares son un eje óseo y un anillo osteofibroso. Poseen un movimiento de rotación. Artrodias: las superficies articulares son dos carillas planas.

Articulaciones

Anfiartrosis (escasa movilidad)Anfiartrosis verdaderas: incluyen las articulaciones de los cuerpos vertebrales, la sacro-coccígea y la sacro-vertebral. Diartroanfiartrosis: subtipo de articulación cuyas características le colocan entre las diartrosis y las anfiartrosis debido a su posibilidad de presentar una cavidad articular dentro del ligamento interóseo, como la articulación del pubis, la sacroilíaca y la esternal superior.

Articulaciones

Sinartrosis (sin movimiento)sincondrosis: el tejido que sirve de unión en la articulación es cartilaginoso, como en las articulaciones sacro-ilíaca, esfeno-occipital, petrostiloidea y vómero-etinoidal. sinfibrosis: el tejido que sirve de unión en la articulación es fibroso. La forma del borde de unión de la articulación permite subdividir este tipo en otros tres:

** sinfibrosis escamosa: bordes en bisel, como se observan en la articulación parieto-temporal. sinfibrosis armónica: bordes rugosos, como se observan en las articulaciones naso-nasal, naso-maxilar y ungui-maxilar. gonfosis: Inserción del diente en la cavidad labial.

Grados de libertad

Cada uno de los movimientos independientes que puede realizar una articulación con respecto a la anterior se denomina grado de libertad

Articulaciones

Articulación húmero-cubital (codo).Trocleartrosis (bisagra). Movimiento en 1 eje. 1 Grado de libertad.

Articulaciones

Articulación carpo- radial (muñeca).Encaje recíproco.Movimiento en 2 ejes. 2 grados de libertad.

Articulaciones

Articulación coxo-femoral.Enartrosis (superficie esférica cóncava-convexa).Movimiento multiaxial. 3 grados de libertad

Movimiento

Clara ventaja al relacionar una determinada cantidad de articulaciones en vez de una.Grados de libertad se suman.

MovimientoEjemplo: falanges distales de un pianista.17º grados de libertad:

1º falange distal y proximal.2º metacarpofalángicas.2º en la muñeca.1º en articulaciones radioulnares.1º en el codo.3º en el hombro.3º en la acromioclavicular.3º en la esternoclavicular

Movimiento

a) 3 grados de libertad más los de la muñeca.

b) Robot redundante, 4 grados de libertad para evitar obsáculos

Movimiento

Artrocinemática

'Estudia los movimientos de las carillas articulares, sin importar las causas que los provocan.'

Deslizamiento (Traslación) Sin eje.Giro (Rotación) Con eje perpendicular a la

superficie del movimiento.Balanceo (Rotación) Con eje paralelo a la superficie del

movimientoRodamiento (Combinación) Combinación de Deslizamiento, y

Giro o Balanceo.

Artrocinemática

Rodadura (izqda.). Nuevos puntos de una superficie articular entran en contacto con nuevos puntos de la otra superficie. Deslizamiento (dcha.). Un punto de una superficie articular entra en contacto con nuevos puntos de la otra superficie.

Espacio de trabajo

El espacio o volumen de trabajo, está formado por todas las posiciones del espacio potencialmente accesibles por el extremo de su muñeca.