Disco Sensor Ultrasónico Para La Detección De La Fuerza Muscular

RESUMEN: en el presente informe se hace referencia a los aspectos más relevantes a la temática tratada en el articulo seleccionado se presentan puntualmente el aporte hecho por los experimentos que se desarrollaron; además se hace una critica respecto a los resultados que se presentan y la forma en que se llego a dichos resultados.

PALABRAS CLAVE: sensor de ultrasonidos, la fuerza muscular.

Selección del artículo

El artículo seleccionado engloba el tema de otras magnitudes específicamente fuerza, la motivación para la selección del artículo se da en las investigaciones que se desarrollan en torno a sensores para registrar la actividad física muscular, con una amplia gama de aplicaciones medicas, el interés en tratar a fondo la propuesta de los autores del articulo quienes proponen un nuevo modelo de sensor y la viabilidad del mismo mediante dos experimentos fue el motivo de la selección del articulo.

Antecedentes y propuesta de los autores del artículo.

El artículo desarrolla un sistema de detección que se basa en el hecho de que el movimiento humano es accionado por ciertos músculos y por lo tanto la forma, la rigidez, la elasticidad y la densidad de los músculos cambiaran en consecuencia con las condiciones de movimiento.

La motivación de los autores del articulo radica en las recientes investigaciones de sistemas hombre-maquina con utilización de sensores EMG técnica utilizada para evaluar y registrar la actividad eléctrica producida por los músculos esqueléticos, y como punto de partida presentan las limitaciones de estos tipos de sensores, en cuanto a la dificultad de instalar, y de asegurar sensores de torsión sobre las articulaciones de un cuerpo humano; y a su vez la no facilidad para correlacionar los datos de un sensor de presión táctil a la intención de movimiento humano.

Con lo expuesto anteriormente los autores proponen el desarrollo de un sensor que determine la cantidad de fuerza muscular directamente relacionada con la intención de movimiento y a la vez las condiciones musculares como la rigidez y la densidad.

Sistema de detección de la fuerza muscular

El sistema que se desarrolla es un traje de sensor está hecho de telas suaves y elásticas incrustadas con matrices de tecnología electromecánica de sensores MEMS tales como medidores de tensión, sensores ultrasónicos y sensores de fibra óptica, para medir los diferentes tipos de condiciones musculares humanas.

En el estudio realizado, la viabilidad de un sensor para la detección de la fuerza muscular se muestra a través de experimentos que se describen con resultados y con mejoras realizadas para mejorar el desempeño del sensor.

El sistema propuesto se observa en la figura 1. Las fibras ópticas integradas en el traje sensor actúan como sensores distribuidos para captar el movimiento y la forma de los músculos.

Fig.1 Sensor con tecnología MEMS

De este modo, los diferentes tipos de sensores están integrados en el traje de sensor y los datos de todos estos diferentes sensores se fusionan con el fin de lograr una exacta y medición fiable de movimiento del operador.

Los resultados experimentales muestran la

posibilidad de medir la fuerza muscular con este sensor

Estudio Fundamental

El desarrollo del experimento empieza con el concepto de medición para detectar la actividad muscular.

La velocidad de transmisión ultrasónica se obtiene mediante la siguiente ecuación

(1)

Donde, V es la velocidad de transmisión de ultrasonidos, K es el elasticidad del objeto y ρ es la densidad del objeto. La actividad muscular se considera como la causa de los cambios de parámetro K y ρ. Por lo tanto, se espera que la fuerza muscular se mida por el sensor ultrasónico.

El concepto de medición se observa en la figura 2

Fig. 2 Sistema de medición.

El sistema se describe usando un par de discos ultrasónicos con frecuencia de resonancia es de 200 kHz; el tiempo que una onda ultrasónica pasa del transmisor al receptor es contado por un temporizador utilizando pulsos estándar de 625 KHz. El voltaje de salida del transmisor es de 5v.

Experimentos fundamentales

Se hicieron dos experimentos para tratar de verificar el que se puede medir la fuerza ejercida, mediante la velocidad de transmisión ultrasónica.

Fig.3 sensores ubicados para medir la fuerza en el bíceps.

El primer experimento, basados en la ecuación 1, se espera que a medida que se aumente la fuerza ejercida y por ende la rigidez del musculo. Al aumentar la rigidez la elasticidad también lo hace y es de esperar que la velocidad

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