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.