Síntesis Genética de Mecanismos para Aplicaciones en Prótesis de Miembro Inferior

E.A. Merchán

Mexico

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

E. Lugo González

Mexico

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

J. Ramírez Gordillo

Mexico

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

R.G. Rodríguez Cañizo

Mexico

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

J. Sandoval Pineda

Mexico

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

L.H. Hernández Gómez

Mexico

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Enviado: 14-09-2017

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Aceptado:

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Publicado: 06-04-2011

DOI: https://doi.org/10.1016/S1697-7912(11)70025-5
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Palabras clave:

Síntesis de Mecanismos, Algoritmos Genéticos, Computación Evolutiva, Mecanismos Planos, Prótesis, Miembro Inferior

Agencias de apoyo:

Instituto Politécnico Nacional SIP 20100609 y Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología

proyecto 2005-49701/25232.

Resumen:

La síntesis de mecanismos planos representa un problema atractivo para ser resuelto mediante técnicas de computación evolutiva, ya que ésta plantea un sistema indeterminado de ecuaciones no lineales cuyo tamaño es directamente dependiente del número de puntos de precisión definidos para describir la trayectoria deseada del acoplador. Este artículo presenta la optimización en el proceso de síntesis de mecanismos basado en algoritmos genéticos (AG) para el caso de un mecanismo plano de seis barras tipo Watt utilizado como base para el diseño de una prótesis policéntrica de rodilla. La trayectoria deseada a ser descrita por el acoplador corresponde a la descrita por la rodilla durante un ciclo normal de marcha. La metodología propuesta ilustra claramente como, por la aplicación de AG’s, la trayectoria generada evoluciona de manera natural desde una solución errática hasta una curva que se ajusta suavemente a la trayectoria deseada.
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Citas:

Affi, Z., B. EL-Kribi, et al. (2007). "Advanced mechatronic design using a multi-objective genetic algorithm optimization of a motor-driven four-bar system " Mechatronics 17: 489-500.

Blumentritt, S. and H. Werner-Scherer (1997). Design principles, biomechanical data and clinical experiene with a polycentric knee offering controlled stance phase knee flexión.A preliminary report Washington D.C.

Cabrera, J. A., F. Nadal, et al. (2007). "Multiobjective constrained optimal synthesis of planar mechanisms using a new evolutionary algorithm." Mechanism and machine theory 42: 791-806.

Cabrera, J. A., A. Simón, et al. (2002). "Optimal synthesis of mechanisms with genetic algorithms." Mechanism and machine theory 37 No10: 1165-1177

Campos-Padilla, I. Y. (2009). Diseño de un mecanismo policéntrico para prótesis de rodilla. Mechanical Engineering Dept. México, Instituto Politécnico Nacional. M. Sc.: 108.

Denavit, J. and R. S. Hartenberg (1964). Kinematic Synthesis of Linkages. USA, Mc. Graw Hill.

Diab, N. and A. Smaili (2008). "Optimum exact/approximate point synthesis of planar mechanisms." Mechanism and Machine Theory 43: 1610–1624.

Freudenstein, F. (1954). "An analitical approach to the design of four link mechanism." Transactions of the ASME 76: 483- 492.

Freya, M., R. Rienera, et al. (2006). "Elastic properties of an intact and ACL-ruptured knee joint: Measurement, mathematical modelling, and haptic rendering." Journal of biomechanics 39: 1371-1382.

Goldberg, D. E. (1989). Genetic algorithms in search, optimization, and machine learning. USA, Addison - Wesley.

Gunston, F.-H., Winnipeg., et al. (1971). "Polycentric Knee Arthroplashy. Prosthetic Simulation of Normal Knee Movement." The Journal of Bone and Joint Surgery 53 B: 272 - 277.

Hobson, D. A. and L. E. Torfason (1974). "optimization of fourbar knee mechanisms-a computarized approach." Journal of Biomechanics 7(4): 371-376.

Hobson, D. A. and L. E. Torfason (1975). "Computer optimization of polycentric prosthetic knee mechanisms." Bulletin of Prosthetic Research 10(23): 187-201.

Jin, D., R. Zhang, et al. (2003). "Kinematic and dynamic performance of prosthetic knee joint using six-bar mechanism." Journal of Rehabilitation Research and Development 40(1): 39-48.

Kalnas, R. and S. Kota (2001). "Incorporating Uncertaintly into Mechanism Synthesis." Mechanism and machine theory (Mech. mach. theory) 36 No.3: 843-851.

Kunjur, A. and S. Krishnamurty (1997). "Genetic Algorithms in Mechanism Synthesis." Journal of Applied Mechanisms and Robotics 4 No. 2: 18-24.

Laribi, M. A., A. Mlika, et al. (2004). "A combined genetic algorithm–fuzzy logic method (GA–FL) in mechanisms synthesis." Mechanism and Machine Theory. 39: 717-735.

Levitski, N. L. and K. K. Shakvazian (1960). "Synthesis of fourelement spatial mechanisms with lower pairs." International Journal of Mechanical Sciences 2: 76-92.

Mallik, A. K., A. Ghosh, et al. (1994). "Kinematic Analysis and Synthesis of Mechanisms” CRC-Press; 1 edition: 688.

Michalewicz, Z. (1999). Genetic Algorithms + Data Structure = Evolution Programs. Nueva York, Springer.

Moreno-Pérez, R. (2006). Análisis de Mecanismos y Problemas Resueltos. México, Alfaomega.

Nariman-Zadeh, N., M. Felezi, et al. (2009). "Pareto optimal synthesis of four-bar mechanisms for path generation." Mechanism and Machine Theory 44: 180–191.

Quintero-R, H., G. Calle-Trujillo, et al. (2004). "Síntesis de generación de trayectorias y de movimiento para múltiples posiciones en mecanismos, utilizando algoritmos genéticos." Scientia et Technica 10 No. 25.

R.-Bulatovic, R. and S. R. Djordjevic (2004). "Optimal Synthesis of a Four-Bar Linkage by Method of Controlled Deviation." The first international conference on computational mechanics (CM'04) 31, No.3-4: 265-280.

Radcliffe, C. (1977). The knud Jansen lecture:above-knee mechanisms: kinematics, alignment and prescription criteria. University of California, Berkeley. D. o. M. Engineering. U.S.A., Prosthetic and orthetic practice: 1:3:146-60.

Radcliffe, C. (1994). "Four-bar linkage knee mechanism: kinematics, alignment and prescription criteria." Prosthetic and Orthotics International: 18:159-73.

Radcliffe, C. W. (1970). "Prosthetic-knee mechanism for above-knee amputees In: Murdoch " G. (ED), Prosthetic and orthotic practice: 225-49.

Roston, G. P. and R. H. Sturges (1996). "Genetic Algorithm Synthesis of Four-bar Mechanisms." Artificial Intelligence for Engineering Design,Analysis and Manufacturing 10: 371-390.

Starosta, R. (2006). "On some application of genetic algorithm in mechanism synthesis." Annual Meeting of GAMM, Book of Abstracts 77.

Tzong-Mou, W. and C. Cha'o-Kuang (2005). "Mathematical model and its simulation of exactly mechanism synthesis with adjustable link. ." Applied Mathematics and Computation 160: 309-316.

Varbanov, H., T. Yankova, et al. (2006). "S&A-Expert system for planar mechanism design." Expert Systems with Applications 31: 558-569.

Vasiliu, A. and B. Yannou (2001). "Dimensional Synthesis of planar Mechanism Using Neural Network: Application to path generator linkages." Mechanism and machine theory (Mech. mach. theory) 36 No. 2: 229-310.

Walczak, T. (2006). Mechanism synthesis with the use of neural network. Annual Meeting of GAMM, Book of Abstracts. Berlin. 77.

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