Diseño conceptual de un dispositivo que mide la magnitud de la fuerza que se generan en la rodilla de un basquetbolista cuando este realiza un salto vertical en contramovimiento

Abstract

Unas de las zonas donde un basquetbolista sufre más lesiones es en la rodilla. Para poder realizar un correcto plan de rehabilitación y evitar reincidencias es necesario conocer que magnitudes físicas ocasionaron la lesión. Es por esto que en la siguiente investigación se realizó el diseño conceptual de un dispositivo que permite medir de manera indirecta la fuerza que se genera en la rodilla cuando un basquetbolista de 1.80 m de altura y 70 kg de peso, haciendo uso de sensores de presión y giroscopios, realiza un salto vertical en contramovimiento. Se inició con una investigación bibliográfica en búsqueda de tecnología existentes y se comprobó que la biomecánica de la rodilla no es un tema que se ha profundizado de manera teórica o experimental. Luego, se propuso una metodología de diseño que combina la teoría de Affordances propuesta por J. Gibson y una carta morfológica para generar un concepto solución preliminar. A continuación, se simuló en el programa OpenSim el salto en contramovimiento para determinar la variación de la reacción del suelo hacia el usuario respecto del tiempo de duración del dicho movimiento. A partir de esta magnitud de fuerza se calcularon las presiones que nuestro dispositivo soportaría y se seleccionaron los sensores de presión compatibles para la aplicación. Finalmente, se propuso el conjunto de ecuaciones que procesarán los parámetros medidos para calcular la fuerza que se manifiesta en la rodilla al momento de saltar en contramovimiento vs. el tiempo.

One of the areas of the body of a basketball player which suffers more injuries is the knee. To generate a rehabilitation plan that will avoid the relapse, it is indispensable that the physician treating the athlete knows the physical magnitudes that generated the injury. That’s why the following investigation proposes the design of a device that allows the indirect measurement of the force generated in the knee of a basketball player that is 1.80 m tall and weights 70 kg when he performs a vertical countermovement jump. The study starts with an investigation of the existing technologies that allows this measurement and it was proven that the biomechanics of the knee is not a topic that has been deeply studied either in theory or experimentally. Then, a methodology combining the theory of Affordances proposed by J. Gibson and a morphological matrix, allowed the creation of a preliminary design. Next, the vertical countermovement jump was simulated in the software OpenSim to determine the reaction force from the ground towards the executer of the movement with respect to time. These results allowed the calculation of the pressure that the device would have to measure. Consequently, compatible pressure sensors were selected for the application. Finally, the equations that relate the parameters measured and the force of the knee were proposed.