Modelo Euler – Lagrange de marcha humana: simulaciones numéricas y experimentos

Abstract

"El cuerpo humano es uno de los sistemas más increíbles que existen y que ha sido de gran interés para muchos investigadores de varias áreas del conocimiento. En particular aquellas enfocadas en la locomoción humana. En este trabajo, se conceptualiza al cuerpo humano como un “sistema mecánico” formado por 5 eslabones, para desarrollar un modelo matemático que represente una aproximación al modelado de la marcha humana bajo ciertas condiciones. La construcción del modelo matemático se realizó utilizando la metodología Euler-Lagrange, la cual se basa en balances de energía y coordenadas generalizadas. Una de las condiciones consideradas para la construcción del modelo fue que el cuerpo humano tuviera movimientos particulares para limitar así el número de grados de libertad. Para ello se consideró “una caminadora tipo esquiadora”, cuya característica principal es permitir balancear las piernas de manera independiente una de la otra. En esta tesis también se presentan los resultados obtenidos de la identificación paramétrica de algunos de los valores nominales del modelo matemático propuesto para un individuo. Dichos parámetros fueron: Inercias (li), constantes elásticas (ki) y, constantes de amortiguamiento (bi). Las mediciones experimentales permiten validar las hipótesis de construcción del modelo y establecen retos para la identificación de los parámetros."

"The human body is an amazing system. It has been an object of study of great interest to many researchers in many areas of knowledge. In particular those focused on human motion. In this paper, the human body has been established as a “mechanical system” formed of five rigid links to develop a mathematical model that represents an approach to human walking modelling, under certain conditions. To build the mathematical model it was used the Euler-Lagrange methodology, which is based on energy balance and generalized coordinates. One of the conditions to build the model was that the human body has specific movements and therefore a limited number of degrees of freedom. For this issue, we consider an “air walker”, whose main feature is to allow swinging legs independently one of each other. In this thesis, the results of the parametric identification of some of the nominal values of the mathematical model proposed for a particular individual are also presented. These parameters were: Inertia constants (li), elastic constants (ki) and damping constants (bi). Experimental measurements validate the building model assumptions and establish challenges for parametric identification."