Ingeniería Mecánica · 2025
Diseño de una prótesis transfemoral con mecanismo de eslabonamiento en la articulación de la rodilla
Este trabajo presenta el diseño integral de una prótesis transfemoral con mecanismo policéntrico de rodilla, utilizando metodologías de síntesis cinemática, análisis por elementos finitos y modelado dinámico de multicuerpos. El objetivo principal es replicar la cinemática natural de la rodilla humana mediante un mecanismo de cuatro barras, sintetizado a partir de la trayectoria del Centro Instantáneo de Rotación (CIR). Se implementó un algoritmo de Evolución Diferencial adaptativa que evaluó aproximadamente 2,27 millones de configuraciones de diseño, convergiendo en un conjunto de parámetros optimizados: LAB = 25 mm (fémur), LBC = 25 mm (acoplador), LCD = 64,46 mm (tibia) y LDA = 58,90 mm (bastidor). El mecanismo sintetizado alcanza un rango de movimiento desde 97° en extensión hasta 7° en flexión, con ángulos del acoplador validados en posiciones críticas del ciclo de marcha. Posteriormente, se realizaron simulaciones mediante Análisis de Elementos Finitos (AEF) en ANSYS Workbench, empleando tres modelos interconectados. Estas simulaciones permitieron validar el rango cinemático completo bajo cargas dinámicas, verificar la resistencia estructural durante la marcha y confirmar la bifurcación automática del mecanismo en la transición entre configuraciones.