Generación de una marcha virtual mediante la caracterización y modelado de las fuerzas experimentadas al caminar

Abstract

El análisis de las fuerzas y presiones (GRF) efectuadas sobre el suelo al caminar tiene un gran interés en el ámbito de la ingeniería, debido a su influencia en el estudio estructural. El objetivo de este Trabajo Fin de Grado es la caracterización mediante métodos computacionales de las fuerzas producidas por los pasos realizados por una persona para generar a partir de ellos una marcha virtual que sea estadísticamente equivalente a su marcha real. El proceso parte de la recogida de datos experimentales, para lo que se han utilizado las plantillas instrumentalizadas Loadsol, y su correspondiente aplicación a móviles, que permiten obtener los valores de las fuerzas generadas por cada pie durante la marcha en tiempo real. Utilizando el sistema de análisis numérico Matlab se ha desarrollado un software con el que se realiza el análisis estadístico de los datos anteriores y genera una marcha virtual característica de esa persona. Este software tiene aplicaciones en ingeniería de pasarelas peatonales esbeltas, donde se ha de realizar el análisis de las fuerzas producidas al caminar para reducir las vibraciones que estas producen en la estructura. Por otro lado, también tiene aplicaciones en ingeniería biomédica, en cuanto a facilitar el estudio de la movilidad de aquellas personas que, tras sufrir un accidente, tengan dificultad para andar.

The analysis of Ground Reaction Forces (GRF) has a lot of interest in engineering due to its influence in structural studies and, because of that, the experimental dynamic response of a structure under pedestrian crossing has to be taken into account when designing. The main goal of this Final Degree Project is to create a software which can generate virtual GRF that are statiscally equivalent to experimental GRF. The procedure starts by gathering an extensive database of experimental GRF using the Loadsol instrumented insoles and its mobile phone application, in which real time gait forces are shown. Therefore, using the Matlab numerical analysis system, the data previously gathered will be statistically characterized and the loading sequences would be computationally generated. This software has applications in structural engineering of lightweight pedestrian walkways, where the vibrations induced by walking has to be reduced to avoid damage to the structure. On the other hand, it also has application in biomedical engineering, in terms of easing the analysis of mobility of post-op people who have walking difficulties.