Sistema de análisis de movimiento para caballos basado en videometría

In this work, we describe the development and use of a new motion analysis system to investigate and evaluate 2D kinematic of the equine gait. This system uses a motion capture software, mathematical calculations, and a graphic interface designed to evaluate locomotor patterns of the horses. From video sequences of equine motion recorded by high-speed cameras, we obtained the coordinates (x, y) using TEMA 3.0 software; then, we calculated kinematic variables such as length of body segments, joint’s angles, trajectories of each marker, and joint flexion-extension curves; and with a graphical interface developed in the Mathematica software, we generated a 2D simulation of the horses movement. This tool aims at helping to investigate and evaluate the equine gait, and analyze it in an objective way (qualitative and quantitative); However, it can be used in different fields of gait analysis. This tool removes the subjectivity of the diagnosis made by veterinarians, and allows to perform different analyses, evaluations, researches, and monitoring of the equine gait.En este trabajo se describe el desarrollo y el uso de un nuevo sistema de análisis de movimiento para investigar y evaluar la cinemática 2D de la marcha equina, el cual utiliza un software de captura de movimiento, unos cálculos matemáticos y una interfaz gráfica diseñada para evaluar el modelo locomotor de los caballos. A partir de secuencias de vídeo de la marcha equina, registradas por cámaras de alta velocidad, se obtienen las coordenadas (x, y) a través de software TEMA 3.0; luego, se calculan variables cinemáticas, tales como longitud de los segmentos corporales, ángulos de las articulaciones, trayectorias de cada marcador y curvas de flexión-extensión de las articulaciones, y con la interfaz gráfica desarrollada en el software Mathematica se genera una simulación 2D del movimiento de los caballos. Esta herramienta tiene como objetivo ayudar a investigar y evaluar la marcha equina y analizarla de forma objetiva (cualitativa y cuantitativa), aunque se puede utilizar en diferentes campos de análisis de la marcha. Se elimina la subjetividad del diagnóstico realizado por los veterinarios y permite hacer diferentes análisis, evaluaciones, investigaciones y el seguimiento de la marcha equina

Cinemática 2D de caballos al trote mediante videometría y modelamiento matemático

Actualmente, el método de observación directa se utiliza para evaluar el movimiento de los caballos; sin embargo, este método es limitado dado que es totalmente subjetivo y muchos detalles de la funcionalidad del sistema músculo-esquelético no pueden ser detectados y evaluados, debido a que no son perceptibles a simple vista. El principal objetivo de este estudio fue desarrollar un modelo matemático que permita calcular, graficar y simular el movimiento angular, en dos dimensiones, de algunas articulaciones de los caballos. El aparato locomotor del caballo fue modelado como un sistema mecánico de cuerpos rígidos articulados por 15 juntas simples. La solución matemática del mecanismo se hizo desde el punto de vista del pasivo de la cinemática inversa (plana); se construyeron 15 ecuaciones de cadena, asociando los segmentos corporales del sistema en movimiento con la base inercial, y fue utilizado el método de optimización matemática basada en el cálculo de los mínimos cuadrados. En este estudio se obtuvieron las curvas cinemáticas de las principales articulaciones, las trayectorias (altura) de los marcadores sobre las bandas coronarias trasera y delantera (cascos) y una simulación del sistema mecánico. Esta herramienta elimina la subjetividad y permite a los veterinarios observar, evaluar (cualitativa y cuantitativamente), diagnosticar e investigar sobre diferentes fenómenos de la marcha de los caballos

Electrospun membranes with magnetite NPS for potential use of heavy metals ion adsorption

Water contamination by heavy metal ions is a current problem that affects human health and occurs mainly due to anthropogenic activities. One of the main mechanisms for water decontamination is the use of magnetic adsorbent materials, because it is a method of easy implementation, low cost and easy recovery, with the use of an external magnetic field. In this study, an electrospun polymeric membrane of PVDF-PS with magnetite (Fe3O4) nanoparticles was successfully fabricated. The morphological characterization of the membrane with SEM showed that the fibers reach a diameter of around 2.5 µm, increasing the contact surface area for the adsorption of heavy metal ions. The magnetic nature of the electrospun membrane is calculated with a vibrating sample magnetometer (VSM), which shows that the material is superparamagnetic in nature due to the incorporation of magnetite nanoparticles. These characteristics of adsorbent materials are relevant for potential use in heavy metal adsorption processes.La contaminación del agua por iones metálicos pesados es una problemática actual que afecta la salud humana y se da principalmente por las actividades antropogénicas. Uno de los principales mecanismos de descontaminación del agua, es el uso de materiales adsorbentes magnéticos, debido a que es un método de fácil implementación, bajo costo y fácil recuperación, con el uso de un campo magnético externo. En este estudio se fabricó con éxito una membrana polimérica electrohilada de PVDF-PS con nanopartículas de magnetita (Fe3O4). La caracterización morfológica de la membrana con SEM, demostró que las fibras alcanzan un diámetro de alrededor de 2.5 µm, aumentando el área superficial de contacto para la adsorción de los iones metálicos pesados. La naturaleza magnética de la membrana electrohilada se determinó con un magnetómetro de muestra vibrante (VSM), la cual muestra que el material es de carácter superparamagnético debido a la incorporación de las nanopartículas de magnetita. Estas características de materiales adsorbentes son relevantes para potencial uso en procesos de adsorción de metales pesados

Desarrollo de mecanismos para dispositivo de entretenimiento

The objective of this project is based on the design and manufacture of a mechanism for a didactic product, awakening the interest of those who have affinity to horses and their skills. It is intended for people between 20 and 50 years old. Ergonomic, functional, use, aesthetic, structural and mechanical aspects were taken into account. In addition, the mechanisms were verified through the Working Model and SolidWorks software, with their corresponding static and kinematic calculations of the mechanism. The purpose of the project was to design a toy in the shape of a racecourse where there were two horses in competition, these displacements being generated by a crank movement exercised by the user, which was determined by kinematic calculations with the use of polar coordinates, finally we developed a prototype in scale 1-1 where we observed the speed of movement, the trajectory and the time it takes to carry out the activity. We conclude that for the development of competitiveness it is necessary to use a train of gears, which allowed the reduction of speed and the linear movement of the horseEl objetivo de este proyecto fue el diseño y fabricación de un mecanismo para un producto didáctico, despertando el interés de quienes tengan afinidad a los caballos y a las competencias de estos. Está destinado a personas entre los 20 y los 50 años. Se tuvieron en cuenta aspectos ergonómicos, funcionales, de uso, estéticos, estructurales y mecánicos. Además, se verificó los mecanismos por medio del software Working Model y SolidWorks, con sus correspondientes cálculos estáticos y cinemáticos del mecanismo. La finalidad del proyecto fue diseñar un juguete en forma de hipódromo donde estuvieran dos caballos en competencia, siendo estos desplazamientos generados por un movimiento de manivela que ejerce el usuario, el cual fue determinado mediante cálculos cinemáticos con el uso de coordenadas polares, finalmente desarrollamos un prototipo en escala 1-1 en dónde se observó la velocidad de movimiento, la trayectoria y el tiempo que tarda en realizar la actividad. Concluimos que para el desarrollo de la competitividad es necesario el uso de un tren de engranajes, que permitió la disminución de velocidad y el movimiento lineal del caball

Diseño, instrumentación y evaluación ergonómica de un modelo de colmena con alzas melarias en distribución radial

A beekeeper must inspect (uncover) the Langstroth hives every 15 days to know the level of honey production and feeding of the bees, generating an alteration in the thermal comfort of the bees and ergonomic over-efforts with the lifting of bees. weights greater than 13 kilograms, inadequate postures due to height and the size of the hive's grips. Therefore, the goal of this study was to design and manufacture an instrumented hive that allows knowing the internal conditions of production and feeding without having to manipulate it directly. Functional needs of beekeepers were identified through interviews and surveys, ergonomic analysis was carried out using the Rapid WholeBody Assessment Method (REBA) and through videos in the field, which allowed the generation, evaluation and selection of design proposals; the design, construction and instrumentation of the hive was carried out and its functionality was evaluated in the field. A modular hexagonal design was defined that avoids lifting sections of the hive for inspection, the records generated by the sensors show that the hive design maintains the average internal temperature of 35°C for longer time. The efforts that beekeepers must make during the inspection of the hives are significantly reduced with the proposed hive design, while preserving the comfort temperature of the bees, and the instrumentation allows monitoring the production of bee products.Un apicultor debe inspeccionar (destapar) las colmenas Langstroth cada 15 días para conocer el nivel de producción de miel y de alimentación de las abejas, generando una alteración en el confort térmico de las abejas, sobresfuerzos ergonómicos con el levantamiento de pesos superiores a 13 kilogramos y posturas inadecuadas por la altura y el tamaño de agarres de la colmena. Debido a esto, el objetivo del proyecto fue diseñar y fabricar una colmena instrumentada que permita conocer las condiciones internas de la producción y la alimentación sin tener que manipularla directamente. Se identificaron necesidades funcionales de los apicultores a través de entrevistas y encuestas y se realizó un análisis ergonómico mediante el método de valoración rápida del cuerpo completo (reba) por medio de videos en campo, lo cual permitió generar, evaluar y seleccionar propuestas de diseño; se realizó el diseño, la construcción y la instrumentación de la colmena y se evaluó su funcionalidad en campo. Además, se definió un diseño hexagonal modular que evita levantar secciones de la colmena para su inspección, donde los registros generados por los sensores evidencian que el diseño de la colmena mantiene la temperatura promedio interna de 35 °C por más tiempo. Con el diseño de colmena propuesto, se disminuyen significativamente los esfuerzos que los apicultores deben realizar durante la inspección de las colmenas, se conserva la temperatura de confort de las abejas y la instrumentación permite un monitoreo de la producción de los productos apícolas

Desarrollo de mecanismos para dispositivo de entretenimiento

The objective of this project is based on the design and manufacture of a mechanism for a didactic product, awakening the interest of those who have affinity to horses and their skills. It is intended for people between 20 and 50 years old. Ergonomic, functional, use, aesthetic, structural and mechanical aspects were taken into account. In addition, the mechanisms were verified through the Working Model and SolidWorks software, with their corresponding static and kinematic calculations of the mechanism. The purpose of the project was to design a toy in the shape of a racecourse where there were two horses in competition, these displacements being generated by a crank movement exercised by the user, which was determined by kinematic calculations with the use of polar coordinates, finally we developed a prototype in scale 1-1 where we observed the speed of movement, the trajectory and the time it takes to carry out the activity. We conclude that for the development of competitiveness it is necessary to use a train of gears, which allowed the reduction of speed and the linear movement of the horseEl objetivo de este proyecto fue el diseño y fabricación de un mecanismo para un producto didáctico, despertando el interés de quienes tengan afinidad a los caballos y a las competencias de estos. Está destinado a personas entre los 20 y los 50 años. Se tuvieron en cuenta aspectos ergonómicos, funcionales, de uso, estéticos, estructurales y mecánicos. Además, se verificó los mecanismos por medio del software Working Model y SolidWorks, con sus correspondientes cálculos estáticos y cinemáticos del mecanismo. La finalidad del proyecto fue diseñar un juguete en forma de hipódromo donde estuvieran dos caballos en competencia, siendo estos desplazamientos generados por un movimiento de manivela que ejerce el usuario, el cual fue determinado mediante cálculos cinemáticos con el uso de coordenadas polares, finalmente desarrollamos un prototipo en escala 1-1 en dónde se observó la velocidad de movimiento, la trayectoria y el tiempo que tarda en realizar la actividad. Concluimos que para el desarrollo de la competitividad es necesario el uso de un tren de engranajes, que permitió la disminución de velocidad y el movimiento lineal del caball

XVI International Congress of Control Electronics and Telecommunications: "Techno-scientific considerations for a post-pandemic world intensive in knowledge, innovation and sustainable local development"

Este título, sugestivo por los impactos durante la situación de la Covid 19 en el mundo, y que en Colombia lastimosamente han sido muy críticos, permiten asumir la obligada superación de tensiones sociales, políticas, y económicas; pero sobre todo científicas y tecnológicas. Inicialmente, esto supone la existencia de una capacidad de la sociedad colombiana por recuperar su estado inicial después de que haya cesado la perturbación a la que fue sometida por la catastrófica pandemia, y superar ese anterior estado de cosas ya que se encontraban -y aún se encuentran- muchos problemas locales mal resueltos, medianamente resueltos, y muchos sin resolver: es decir, habrá que rediseñar y fortalecer una probada resiliencia social existente - producto del prolongado conflicto social colombiano superado parcialmente por un proceso de paz exitoso - desde la tecnociencia local; como lo indicaba Markus Brunnermeier - economista alemán y catedrático de economía de la Universidad de Princeton- en su libro The Resilient Society…La cuestión no es preveerlo todo sino poder reaccionar…aprender a recuperarse rápido.This title, suggestive of the impacts during the Covid 19 situation in the world, and which have unfortunately been very critical in Colombia, allows us to assume the obligatory overcoming of social, political, and economic tensions; but above all scientific and technological. Initially, this supposes the existence of a capacity of Colombian society to recover its initial state after the disturbance to which it was subjected by the catastrophic pandemic has ceased, and to overcome that previous state of affairs since it was found -and still is find - many local problems poorly resolved, moderately resolved, and many unresolved: that is, an existing social resilience test will have to be redesigned and strengthened - product of the prolonged Colombian social conflict partially overcome by a successful peace process - from local technoscience; As Markus Brunnermeier - German economist and professor of economics at Princeton University - indicates in his book The Resilient Society...The question is not to foresee everything but to be able to react...learn to recover quickly.Bogot

Two-dimensional kinematics of horses at trot through videometry and mathematical modeling

Currently, the direct observation method is used to assess the movement of horses. However, this method is limited, totally subjective and many details of the functionality of the musculoskeletal system cannot be detected and evaluated, because they are not perceptible to the naked eye.The aim of this study was to develop a mathematical model that calculates, plots and simulates the 2D angular movement of some horse joints. The horse's locomotor system was modeled as a mechanical system of rigid bodies articulated by 15 simple joints.The mathematical solution of the mechanism was made from the standpoint of liabilities of  inverse kinematics (flat), 15 link equations were constructed associating the body segments of the system in movement with the inertial base and the mathematical optimization method based on the least squares calculation was used.The kinematic curves of the main joints were obtained in this study; trajectories (height) of the markers on fore and hind coronary band (hoofs), and a simulation of the mechanical system. This tool removes the subjectivity and enables veterinarians to observe, evaluate (qualitatively and quantitatively), diagnose and research about different phenomena of the horse’s gait.Actualmente, el método de observación directa se utiliza para evaluar el movimiento de los caballos. Sin embargo, este método es limitado, totalmente subjetivo y muchos detalles de la funcionalidad del sistema músculo-esquelético no pueden ser detectados y evaluados, debido a que no son perceptibles a simple vista.El principal objetivo de este estudio fue desarrollar un modelo matemático que permita calcular, graficar y simular el movimiento angular en dos dimensiones de algunas articulaciones de los caballos. El aparato locomotor del caballo fue modelado como un sistema mecánico de cuerpos rígidos articulados por 15 juntas simples.La solución matemática del mecanismo se hizo desde el punto de vista del pasivo de la cinemática inversa (plana), 15 ecuaciones de cadena se construyeron asociando los segmentos corporales del sistema en movimiento con la base de inercial y el método de optimización matemática basada en el cálculo de los mínimos cuadrados fueron utilizadosEn este estudio se obtuvieron las curvas cinemáticas de las principales articulaciones; las trayectorias (altura) de los marcadores las bandas coronarias trasera y delantera (cascos), y una simulación del sistema mecánico. Esta herramienta elimina la subjetividad y permite a los veterinarios observar, evaluar (cualitativa y cuantitativamente), diagnosticar e investigar sobre diferentes fenómenos de la marcha de los caballos