«Aplicació de la dinàmica de sistemes multisòlid en l’estudi biomecànic del moviment del cos humà»
Se celebraran dos seminaris consecutius relacionats amb el tema.
Data: Divendres 27 de novembre de 2009
Hora: de 15.00 a 17.00 h
Lloc: aula de conferències 28.8 de l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona de la Universitat Politècnica de Catalunya (avinguda Diagonal, 647, de Barcelona)
Seminari 1 (15.00-16.00 h)
Títol: «Introducció a la dinàmica de sistemes multisòlid i aplicacions»
Ponent: Javier Cuadrado (Laboratori d’Enginyeria Mecànica de la Universitat de la Corunya)
Presentació en vídeo (Videoteca UPC)
Presentació PowerPoint en pdf (1,8 MB)
Sinopsi
La dinàmica de sistemes multisòlid és una disciplina que permet simular, mitjançant ordinador, el moviment de vehicles, màquines i mecanismes amb un alt grau de detall. En primer lloc, es realitza el model físic del sistema que s’ha de simular, i es decideix el grau de simplificació de la realitat que s’adopta i les teories que s’apliquen per a representar els diferents fenòmens mecànics que hi apareixen: flexibilitat, contacte, etc. En segon lloc, s’elabora el model matemàtic del sistema, és a dir, la selecció de coordenades que en representen la configuració al llarg del temps (existeixen diferents famílies de coordenades ja establertes, i l’elecció d’unes o altres depèn de l’aplicació concreta). En tercer lloc, es formulen les equacions del moviment i s’obtenen tots els termes cinemàtics i dinàmics que hi intervenen. En quart lloc, se selecciona l’integrador numèric que proporciona la solució de les equacions del moviment al llarg del temps. Tot això s’ha d’implementar en un cert llenguatge de programació, com per exemple Fortran, C++ o Matlab, o en combinacions entre ells. Els cinc aspectes indicats es troben fortament relacionats, de manera que l’elecció d’un condiciona fortament els altres.
Mitjançant aquesta tècnica es poden realitzar simulacions de sistemes tan complexos i realistes com automòbils, trens, excavadores, robots o el mateix cos humà.
Sobre l’autor
Javier Cuadrado és doctor en enginyeria industrial per la Universitat de Navarra (1993). L’any 1994 va passar a formar part de la Universitat de la Corunya (UDC) com a professor titular d’universitat de l’àrea d’enginyeria mecànica, i es va convertir en catedràtic d’Universitat de la mateixa àrea l’any 2000.
L’any 2002 va fundar el Laboratori d’Enginyeria Mecànica de la UDC. La seva investigació està orientada a la dinàmica de sistemes mecànics multisòlid en temps real, àrea en la qual ha escrit més de cent publicacions. És membre del consell editorial de tres revistes internacionals i ha coorganitzat dos congressos internacionals. Des de l’any 2005 presideix la Comissió Tècnica de Dinàmica de Sistemes Multisòlid de l’IFToMM (International Federation for the Promotion of Mechanism and Machine Science).
Seminari 2 (16.00-17.00 h)
Títol: «Tractament de senyals cinemàtics i de masses de teixit tou en l’anàlisi dinàmica inversa de models biomecànics»
Ponent: Javier Alonso (Departament d’Enginyeria Mecànica, Energètica i dels Materials de la Universitat d’Extremadura)
Presentació en vídeo (Videoteca UPC)
Presentació PowerPoint en pdf (1,8MB)
Sinopsi
L’anàlisi dinàmica inversa (ADI) s’utilitza per a calcular les forces i els moments que intervenen en el moviment d’un sistema mecànic quan el moviment d’aquest sistema és conegut. En les últimes dècades, aquest tipus d’anàlisi s’ha aplicat àmpliament en el camp de la biomecànica. L’objectiu és obtenir informació quantitativa sobre la cinemàtica, la dinàmica i el comportament mecànic del sistema musculoesquelètic durant l’execució d’un determinat moviment o activitat física. Per a realitzar l’ADI, cal modelitzar el cos humà com un sistema mecànic format per sòlids rígids enllaçats per parells cinemàtics, i adquirir-ne la cinemàtica per mitjà d’un sistema de captura del moviment. Existeixen diferents fonts d’error que afecten el resultat d’aquesta anàlisi. Una manera senzilla de comprovar-ho consisteix a comparar les forces de reacció amb el terra calculades mitjançant l’ADI amb les mesurades per una placa de força. Aquesta discrepància entre les magnituds observables generades pel sistema biològic real i les calculades mitjançant l’ADI del model biomecànic es coneix com a «problema fonamental de la dinàmica inversa mioesquelètica». Aquest problema apareix per causa d’una sèrie d’inconsistències entre la dinàmica del sistema real i la que s’obté simulant el sistema biomecànic. Hi destaquen tres fonts d’error: el soroll que introdueix el mateix sistema de captura del moviment, el moviment de la pell respecte al sistema esquelètic i l’efecte del moviment de les masses de teixit tou. Es presenta un procediment sistemàtic per a tractar de manera integrada aquestes tres fonts d’error, i l’objectiu és millorar els resultats de l’ADI de sistemes biomecànics processant els senyals cinemàtics adquirits.
Sobre l’autor
Javier Alonso és professor contractat i doctor de l’àrea d’enginyeria mecànica de l’Escola d’Enginyers Industrials de la Universitat d’Extremadura des de l’any 2003. Enginyer industrial (1999) i doctor en enginyeria industrial (2005) per la Universitat d’Extremadura, l’any 2001 es va incorporar al Grup de Recerca en Enginyeria Mecànica de la Universitat de Castella la Manxa i va realitzar la tesi doctoral sobre la biomecànica del moviment humà, sota la direcció del professor P. Pintado Sanjuan. Les seves línies de recerca inclouen l’aplicació de tècniques de dinàmica de sistemes multisòlid en la biomecànica i l’enginyeria de rehabilitació, els mètodes de filtratge del senyal i la diagnosi mitjançant vibracions.
Organització: Societat Catalana de Tecnologia i Grup de Biomecànica del Departament d’Enginyeria Mecànica de la UPC