Análisis y optimización del diseño de máquinas de musculación destinadas a la flexión de codo

Abstract

[ES]El presente estudio trata de desarrollar una metodología innovadora para el diseño de máquinas de musculación, optimizándolas en base a la evidencia científica actual. Se recurre a la simulación de modelos biomecánicos para obtener información acerca de la capacidad contráctil de la musculatura, en la que posteriormente se basará el diseño. Como ejemplo de aplicación de la metodología, se contempla el caso práctico de las máquinas de destinadas a la flexión de codo. Tras un análisis de los ejercicios disponibles actualmente para trabajar la flexión de codo, se aplica el procedimiento de análisis y optimización para corregir el diseño de la máquina mostrada en la portada. Para ello, se desarrolla una herramienta propia de cálculo para el análisis mecánico de la familia de máquinas basadas en el sistema de accionamiento Leva-Polea. Mediante esta herramienta, se estudia la posibilidad de modificar la geometría de la leva para conciliar el par resistente que ofrece la máquina con el par motor que la musculatura es capaz de generar. Además de detectar y corregir otros defectos y características indeseables presentes en la máquina, se consigue optimizar el perfil de resistencia que ofrece el sistema de accionamiento. Adicionalmente, se propone un diseño propio de la máquina, cuya eficacia está optimizada al máximo dentro de las limitaciones físicas del sistema mecánico de accionamiento.

[EU]Azterlan honen helburua muskulazio makinak diseinatzeko metodologia berritzaile bat garatzea da, gaur egun eskuragarri dagoen ebidentzia zientifikoan oinarrituta. Modelizazio biomekanikoaren simulazioen bitartez, giharren uzkurtze ahalmenari buruzko informazioa lortzen da, ondoren diseinu prozesuan erabiliko dena. Metodologia erabileraren adibide gisa, ukondo flexiorako makinen kasu praktikoa aztertzen da. Gaur egun eskuragarri dauden ukondo flexio ariketen analisia egin ondoren, azalean dagoen makinaren diseinua zuzentzeko metodologia prozedura jarraitzen da. Horretarako, espeka-polea eragintza sisteman oinarritutako makina familiaren analisi mekanikorako kalkulu tresna propio bat garatzen da. Tresna honen bidez espekaren geometria aldatzearen ondorioak aztertzen dira, makinak eskaintzen duen momentu eragozlea eta giharrek sor dezaketen momentu eragilea berdintzeko helburuarekin. Makinan dauden akats eta ezaugarri kaltegarri batzuk aurkitu eta zuzentzeaz gain, eragintza sistemak eskaintzen duen erresistentzia-profila optimizatzea lortzen da. Horrez gain, eragintza sistemaren muga fisikoen barruan ahalik eta eraginkortasun gehien eskaintzen duen makina diseinu berria proposatzen da.

[EN]This study tries to develop an innovative methodology for designing optimized gym equipment based on the current scientific evidence. The simulation of biomechanical models is used to obtain information regarding the contractile capacity of the muscle, which is later used in the designing process. The practical case of elbow flexion machines is used as an example of the application of this methodology. After analysing some of the elbow flexion exercises currently available, the optimization methodology is applied to analyse and correct the design of the machine shown in the cover. In order to achieve this, this study develops a simulation tool capable of obtaining the mechanical operating response of the machines based on the Cam-Pulley drive system. Using this tool, this work studies the possibility of modifying the geometry of the cam so that the resistant torque offered by the machine matches the torque generated by the muscle. In addition to detecting and correcting other undesirable characteristics in the machine, this work suceedes in optimizing the resistance profile offered by the drive system. On top of that, this work also proposes an original design of an elbow flexion machine, the efficiency of which is fully optimized within the physical boundaries of the drive system.