Analysis of feasibility in OpenSim Moco of Inverse Dynamics problems involving human models with exoskeletons

En este Trabajo se analiza la factibilidad a la hora de realizar en OpenSim Moco análisis dinámicos inversos en modelos humano-exoesqueleto. Estos modelos son mecanismos de cadena cerrada con músculos, por lo que el problema puede reducirse al estudio de la Dinámica Dnversa de un mecanismo de 4 barras con músculos. En el Capítulo 1, se muestra una concisa introducción sobre los exoesqueletos, así como una breve reseña bibliográfica sobre el estudio de la Dinámica Inversa en el cuerpo humano, especialmente en los casos con exoesqueletos. El Capítulo 2 contiene una introducción de OpenSim Moco, en la cual se desarrolla el problema del control óptimo, las técnicas de colocación directa empleadas por Moco para resolver el problema, y las diferentes problemáticas que se pueden resolver en Moco, con especial atención al MocoInverse, resuelto en este Proyecto. A continuación, el Capítulo 3 versa sobre los modelos musculares empleados en este Trabajo, describiéndose las ecuaciones que emplean para obtener las fuerzas musculares, así como sus curvas características. Más adelante, el Capítulo 4, se detalla cómo aborda OpenSim el problema del bucle abierto, para después introducir la problemática de los mecanismos de bucle cerrado, el tema central de este Trabajo, y cómo son resueltos. La formulación genérica de la Cinemática y Dinámica Inversa para sistemas multicuerpo es presentada también. El Capítulo 5 supone la aparición del mecanismo de cuatro barras (primero sin músculos y después con ellos), además de la particularización de los problemas presentados con anterioridad para el cuadrilátero articulado. El Capítulo 6 sirve para mostrar los resultados del Trabajo, demostrando la hipótesis que había servido de punto de partida para esta investigación: la factibilidad de usar OpenSim Moco para resolver la Dinámica Inversa del conjunto humano-exoesqueleto. También se muestra un pequeño análisis de sensibilidad acerca de la influencia de los cambios en el punto de inserción de los músculos, así como del número de músculos, en el comportamiento dinámico del sistema. Por último, una breve conclusión sobre el Proyecto cierra esta investigación. En el Anexo final aparecen algunos resultados intermedios, sin importancia directa en los resultados del Trabajo, pero que pueden resultar de interés para el lector.In this work, the feasibility to perform Inverse Dynamics problems in human models wearing exoskeletons by using OpenSim Moco is studied. These models are closed-loop mechanisms with muscles, so the problem can be reduced to study Inverse Dynamics in four-bars mechanisms with muscles. In Chapter 1, a brief introduction about exoskeletons is shown, as well as a bibliographic revision about Inverse Dynamics applied to the human body, specially when wearing exoskeletons. In Chapter 2, OpenSim Moco is introduced, developing the optimal control problem, the direct collocation methods to solve it, and the diverse types of problems which can be found in Moco, focusing on MocoInverse (the one used in this report). Then, in Chapter 3, muscle models are analyzed in terms of characteristic curves and equations to obtain muscle force. Next, in Chapter 4, the way OpenSim solves open-loop problems is detailed, to then introduce the issue of closed-chain mechanisms, and how they are faced in this work. Moreover, the theoretical expressions of Inverse Kinematics and Dynamics for multibody systems are presented. In Chapter 5, the 4-bar mechanism appears (firstly without muscles, and then, with them), as well as the particularization of every problem previously explained on it. Chapter 6 serves to display every result obtained, demonstrating the feasibility of the human-exoskeleton Inverse Dynamics in OpenSim Moco, and also showing a little analysis of sensitivity about the influence of changing the insertion point of muscles and the number of them. By last, a brief conclusion about the work closes the research. In the Annex, some intermediate results involving muscle forces and parameters are displayed.Universidad de Sevilla. Máster en Ingeniería Industria

Analysis of sensitivity of parameters in an active orthosis assisting the human walking

Este trabajo servirá para estudiar la influencia de algunos parámetros de una órtesis en un ciclo de marcha humana, realizado por una persona con un cierto grado de lesión que lleva una órtesis activa. Partiendo de una solución de referencia correspondiente a una persona sana, se estudiará cómo los cambios introducidos en el exoesqueleto afectan al ciclo de marcha humana en términos de energía, desviación de la referencia y otros parámetros definidos como variables de diseño. El problema consiste en un algoritmo de optimización en el que la función de coste tiene en cuenta el coste metabólico y la desviación con respecto al patrón, mientras que las variables de diseño deben cumplir una serie de restricciones en los puntos de control. Estas variables de diseño se evalúan en los nodos, para buscar la solución más óptima. La órtesis portada por la persona lesionada consiste en un exoesqueleto active SCKAFO, que contiene un actuador rotacional que aporta un par en cada una de las rodillas, así como un tobillo flexible Klenzak, que ayuda a flexionar el tobillo. Un encóder permite controlar el ángulo de flexión y corregir la posición si es necesario. Los resultados incluyen la evolución temporal a lo largo del ciclo de marcha de las coordenadas generalizadas, las fuerzas de reacción, los pares generados en las articulaciones y en los dispositivos de la órtesis (el motor y el tobillo Klenzak), la activación muscular y la excitación neuronal. Las conclusiones obtenidas servirán como guía para el diseño de futuras órtesis.This work will serve to study the influence of some parameters from an orthosis in a human walking cycle, performed by an injured person while wearing an active orthosis. Parting from a reference solution corresponding to an injured individual, it will be studied how the changes introduced in the exoskeleton affect to the walking cycle in terms of energy, deviation from the reference and other parameters defined as design variables. The problem consists on an optimization problem where the cost function bears the metabolical cost and the deviation from reference, while the design variables must fulfill a set of constraints in control points. These design variables are evaluated in node points, so as to look for the more optimal solution. The orthosis worn by the injured individual consists on an SCKAFO active orthosis, which includes a rotational actuator in each knee that supplies a torque, and a flexible Klenzak ankle, that also helps to bend the ankle. An encoder serves to control the bending angle and correct the position if necessary. The results will include the temporary evolution through the walking cycle of generalized coordinates, reaction forces, torques generated both at the human body and the orthosis devices (motor and Klenzak ankle, muscle activation and neural excitation. The obtained conclusions will serve as a guide for future orthosis designing.Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriale

Use and preventive value of metformin in geriatric women with polycystic ovary syndrome

Objective: To establish the effects of long-term use and preventive value of metformin in geriatric women with PCOS. Methods: A search of published review articles was carried out in sites such as NCBI, ScienceDirect, Elsevier, Springer, Wolters Kluwer, among others, using the key words: “polycystic ovary syndrome”, “PCOS”, “Polycystic ovary syndrome and metformin”, “effects of metformin and PCOS“,” insulin resistance and metformin “and” long-term sequelae of polycystic ovarian syndrome“. Results: We retrospectively analyzed data specific to the randomized clinical trial of Pedersen et al. 2017, to determine the impact that treatment had for twelve months with metformin in three specific variables: weight, total cholesterol and HDL. The study was conducted in 40 Caucasian women from 18 to 39 years of age, with a fixed dose of metformin (2 g / day for 12 months), who met the Rotterdam criteria for PCOS in their genetic variant MATE1 with SOP7. Conclusions: It was confirmed that the establishment of twelve-month treatment with metformin in the randomized clinical trial of Pedersen et al. 2017 had a significant effect on the three specific variables: weight, total cholesterol and HDL

Educación física y derecho al deporte en estudiantes del quinto año de secundaria de la I.E. Nº 1156249, Chepén 2022

La presente investigación se realizó con el principal objetivo de determinar la relación entre la educación física y el derecho al deporte en los estudiantes del quinto año de secundaria de la I.E. Nº 1156249, Chepén 2022; en ese sentido, se empleó un estudio de tipo básica con enfoque cuantitativo, diseño no experimental, corte transversal y nivel descriptivo correlacional. La técnica utilizada fue la encuesta y se optó por el cuestionario de escala ordinal Likert como instrumento que fue validado a través de expertos, además se determinó su confiabilidad a través del Alfa de Cronbach mediante el software SPSS. Utilizando el mismo programa los resultados fueron sometidos al estadístico correlacional previa prueba de normalidad, de este modo se comprobó la relación de las variables de estudio obteniendo una coeficiencia de Rho de Spearman de -0.114, lo cual refiere que existe una correlación indirecta muy débil. Mediante los resultados se concluyó que esta magnitud se da por la falta de valoración del deporte como un derecho humano por parte de la población investigada, debido al desconocimiento de dicho derecho y su correcto ejercicio mediante el desarrollo del curso educación física

Ecological and genetic determinants of Pepino mosaic virus emergence

Virus emergence is a complex phenomenon, which generally involves spread to a new host from a wild host, followed by adaptation to the new host. Although viruses account for the largest fraction of emerging crop pathogens, knowledge about their emergence is incomplete. We address here the question of whether Pepino mosaic virus (PepMV) emergence as a major tomato pathogen worldwide could have involved spread from wild to cultivated plant species and host adaptation. For this, we surveyed natural populations of wild tomatoes in southern Peru for PepMV infection. PepMV incidence, genetic variation, population structure, and accumulation in various hosts were analyzed. PepMV incidence in wild tomatoes was high, and a strain not yet reported in domestic tomato was characterized. This strain had a wide host range within the Solanaceae, multiplying efficiently in most assayed Solanum species and being adapted to wild tomato hosts. Conversely, PepMV isolates from tomato crops showed evidence of adaptation to domestic tomato, possibly traded against adaptation to wild tomatoes. Phylogenetic reconstructions indicated that the most probable ancestral sequence came from a wild Solanum species. A high incidence of PepMV in wild tomato relatives would favor virus spread to crops and its efficient multiplication in different Solanum species, including tomato, allowing its establishment as an epidemic pathogen. Later, adaptation to tomato, traded off against adaptation to other Solanum species, would isolate tomato populations from those in other hosts

Domain Adaptation via Minimax Entropy for Real/Bogus Classification of Astronomical Alerts

Time domain astronomy is advancing towards the analysis of multiple massive datasets in real time, prompting the development of multi-stream machine learning models. In this work, we study Domain Adaptation (DA) for real/bogus classification of astronomical alerts using four different datasets: HiTS, DES, ATLAS, and ZTF. We study the domain shift between these datasets, and improve a naive deep learning classification model by using a fine tuning approach and semi-supervised deep DA via Minimax Entropy (MME). We compare the balanced accuracy of these models for different source-target scenarios. We find that both the fine tuning and MME models improve significantly the base model with as few as one labeled item per class coming from the target dataset, but that the MME does not compromise its performance on the source dataset

La curva ambiental de Kuznets para la calidad del agua: Un análisis de su validez mediante raíces unitarias y cointegración

La hipótesis de la Curva Ambiental de Kuznets (EKC) propone la existencia de una relación en forma de U invertida entre la degradación ambiental y el ingreso per capita. Se ha asumido que esta relación implica que el crecimiento económico eventualmente revertirá los impactos ambientales de las primeras etapas del desarrollo económico. Estudios recientes, como el de Perman y Stern (2003), han mostrado que los métodos econométricos utilizados en los estudios iniciales de la EKC son inapropiados dadas las propiedades temporales de las series. Este trabajo analiza la validez de la hipótesis de la EKC para un panel de 46 países y 20 períodos, implementando pruebas individuales y de panel tanto para raíz unitaria como para cointegración. Se estima, además, un modelo de corrección de error para el panel. Los resultados no apoyan la existencia de una EKC común a los países analizadosCurva ambiental de Kuznets, crecimiento económico, pruebas de raíz unitaria en panel, cointegración en panel

Ultraviolet to far infrared self-consistent analysis of the stellar populations of massive starburst galaxies at intermediate redshifts

We study in detail the properties of the stellar populations of 111 massive [log (M-*/M-circle dot) >= 10] dusty [far-infrared (FIR)-selected] starburst (SFR/SFRMS > 2) galaxies at 0.7 < z < 1.2. For that purpose, we use self-consistent methods that analyse the UV-to-FIR broad-band observations in terms of the stellar light and dust re-emission with energy-balance techniques. We find that the emission of our starburst galaxies can be interpreted as a recent star formation episode superimposed on a more evolved stellar population. On average, the burst age is similar to 80 Myr and its attenuation similar to 2.4 mag. Assuming our starburst galaxies at half their lifetimes, we infer a duration of the starburst phase of similar to 160 Myr. The median stellar mass and star formation rate (SFR) are log (M-*/M-circle dot) similar to 10.6 and similar to 220 M(circle dot)yr(-1). Assuming this SFR and the inferred duration of the starburst phase, the stellar mass added during this phase corresponds to similar to 40 per cent the median stellar mass of our sample. The young-population age determines the position of our galaxies in the M-*-SFR plane. Galaxies located at the largest distances of the MS present shorter young-population ages. The properties of the underlying stellar population cannot be constrained accurately with our broad-band data. We also discuss the impact of including the FIR data and energy-balance techniques in the analysis of the properties of the stellar populations in starburst galaxies

Blood gases, biochemistry and haematology of Galápagos hawksbill turtles (Eretmochelys imbricata)

The hawksbill turtle, Eretmochelys imbricata, is a marine chelonian with a circum-global distribution, but the species is critically endangered and has nearly vanished from the eastern Pacific. Although reference blood parameter intervals have been published for many chelonian species and populations, including nesting Atlantic hawksbills, no such baseline biochemical and blood gas values have been reported for wild Pacific hawksbill turtles. Blood samples were drawn from eight hawksbill turtles captured in near shore foraging locations within the Galápagos archipelago over a period of four sequential years; three of these turtles were recaptured and sampled on multiple occasions. Of the eight sea turtles sampled, five were immature and of unknown sex, and the other three were females. A portable blood analyzer was used to obtain near immediate field results for a suite of blood gas and chemistry parameters. Values affected by temperature were corrected in two ways: (i) with standard formulas and (ii) with auto-corrections made by the portable analyzer. A bench top blood chemistry analyzer was used to measure a series of biochemistry parameters from plasma. Standard laboratory haematology techniques were employed for red and white blood cell counts and to determine haematocrit manually, which was compared to the haematocrit values generated by the portable analyzer. The values reported in this study provide reference data that may be useful in comparisons among populations and in detecting changes in health status among Galápagos sea turtles. The findings might also be helpful in future efforts to demonstrate associations between specific biochemical parameters and disease or environmental disasters

Prácticas educativo-ambientales para el cuidado del agua en la verda La Florida- San Antonio de Prado, Antioquia

En esta comunicación se presentan avances de un proyecto2 en desarrollo que aborda laproblemática ambiental sobre el recurso hídrico, enmarcado en investigación acciónparticipativa, específicamente con dos grupos del grado noveno en la InstituciónEducativa San José Obrero. El objetivo de la investigación está centrado en generarprácticas ambientales responsables con el cuidado de las fuentes hídricas de la veredaLa Florida- San Antonio de Prado, a través de una estrategia de formación ambiental. Loanterior, surge de la preocupación por las problemáticas ambientales dadas en los últimosaños en este territorio, como lo son la ganadería, los rellenos sanitarios, la deforestación yel mal uso del recurso hídrico. Se encontró una poca apropiación por parte de losestudiantes de su contexto, además un desconocimiento de la importancia del acueductopara sus actividades cotidianas, por lo cual se buscan alternativas de acción con losparticipantes para responder a las necesidades de formación y contribuir al mejoramientode sus realidades