En la artroplastia total de rodilla (ATR), el diseño del surco patelofemoral varía enormemente y es probable que influya en la biomecánica patelofemoral. Para analizar la influencia selectiva, se desarrollaron cinco variaciones de diseño patelofemoral basadas en la endoprótesis total de rodilla Genesis II (diseño original, completamente plano, elevado lateralmente, elevado medialmente y elevado en ambos lados) y se fabricaron en poliamida mediante prototipado rápido. Se simuló la flexión de la rodilla con carga muscular en 10 especímenes de rodilla humana utilizando un simulador de rodilla hecho a medida, midiendo la distribución de la presión patelofemoral y la cinemática tibiofemoral y patelofemoral. Las mediciones se llevaron a cabo en la rodilla nativa, así como después de la TKA con los 5 prototipos de diseño. La influencia general de los diferentes diseños en la cinemática patelofemoral fue pequeña, pero se encontraron efectos detectables para la inclinación mediolateral (p

Un objetivo de diseño compartido por la mayoría de los exoesqueletos robóticos para extremidades inferiores es reducir el coste metabólico de la locomoción para el usuario. A pesar de ello, sólo un número limitado de dispositivos ha sido capaz de reducir realmente el consumo metabólico del usuario. La preservación de la cinemática de movimiento natural se definió como un requisito importante para que un dispositivo sea metabólicamente beneficioso. Esto requiere la inclusión de todos los grados de libertad (DOF) humanos en un diseño, así como una alineación perfecta de los ejes de rotación. Dado que la alineación perfecta es imposible, es necesario compensar los efectos de la desalineación. En este artículo se presenta un mecanismo de compensación de desalineación para un sistema de 3DOF. Se valida mediante la implementación en un exoesqueleto bilateral de cadera, lo que da como resultado un dispositivo compacto y ligero que puede ponerse rápidamente y de forma autónoma, con un mínimo de adaptaciones necesarias. Las pruebas exhaustivas del prototipo han demostrado que el rango de movimiento de la cadera del usuario se mantiene mientras lleva el dispositivo y esto para los tres DOF de la cadera. Esto permitió que los usuarios mantuvieran sus patrones de movimiento naturales cuando caminaban con el novedoso exoesqueleto de cadera.

La manipulación de rotación-tracción (RT) es un procedimiento de fisioterapia comúnmente utilizado en la MTC (medicina tradicional china) para la espondilosis cervical. Este procedimiento separa temporalmente las vértebras cervicales C3 y C4 entre sí cuando el médico aplica una acción brusca mientras el cuello es girado voluntariamente por el paciente a una posición específica según las instrucciones del médico, donde las vértebras cervicales se tuercen y se bloquean. Sin embargo, se produce un alto índice de lesiones cervicales debido a la inexperiencia de los médicos internos que carecen de la formación suficiente. Por lo tanto, desarrollamos un mecanismo de columna cervical que imita los comportamientos dinámicos del cuello humano durante la manipulación de la RT. En primer lugar, se realizaron experimentos in vivo e in vitro para adquirir las curvas de características biomecánicas del cuello humano durante la manipulación de la RT. En segundo lugar, se diseñó un sistema masa-muelle-amortiguador con un embrague electromagnético para emular toda la respuesta dinámica del cuello humano. En este sistema, se diseña un muelle rectilíneo y no lineal para capturar la viscoelasticidad de los tejidos blandos, y se utiliza un embrague electromagnético para simular el desenganche repentino de las vértebras cervicales. Los resultados de las pruebas demuestran que el mecanismo puede mostrar el comportamiento deseado cuando se aplica la manipulación RT de la misma manera que en los seres humanos.

Abstract: This thesis explores how interventions based on changing social norms can transform the behaviour of people and contribute to tackle social and policy challenges in real-world contexts. Specifically, it focuses on how a policy experience that had important and enduring effects in a large city (the civic culture interventions of Antanas Mockus in Bogotá, Colombia), could inform the application of more effective and sustainable than those that are typically applied in the academic literature. To do this, three studies were conducted to explore: (i) the intervention strategies and mechanisms that social norm interventions apply to achieve behavioural change (through a systematic review of over 90 field studies), (ii) the narratives through which different policy actors interpret and disseminate intervention messages (through narratives from citizens, the press and designers about Mockus’ most iconic intervention), and (iii) the way in which interventions that leverage social norms can reconfigure the physical, psychological and social layers of local installations (through two long-term experimental interventions to change driving behaviours among truck drivers). While typical social norm interventions in the academic literature tend to use easy-toimplement one-size-fits-all mechanisms (based mostly on giving group summary information to students remotely), our results illustrate the need and the potential of applying social norm interventions that: - Use strategically a wider range of intervention mechanisms that are closer to where behaviour actually happens and leverage social interactions. - Reconfigure the local physical, psychological, and social determinants of behaviour in a way that is tailored to the target contexts and behaviours, creating collective selfreflections on participants and giving them tools for social regulation and change. - Create engaging narratives around the behaviours and social expectations that must change, reframing social challenges and the agency of different actors around them. Our findings offer indications of a valuable and cost-effective approach to behavioural and social norm change that promotes collective reflection, engagement and action (rather than boring instructions, prohibitions, punishments or automatic nudging), and that thus has a higher potential of achieving enduring large-scale transformations in complex challenges than other approaches that are common in policy and organizational settings. By offering insights into the orientation and practical techniques of these interventions, as well as discussing implications for both researchers and practitioners, we hope to inform more effective and sustainable interventions to tackle social challenges in the real world. Resumen: Esta tesis explora cómo las intervenciones basadas en el cambio de normas sociales pueden transformar el comportamiento de las personas y contribuir a enfrentar retos sociales y de política en contextos reales. En concreto, se centra en cómo una experiencia de política que tuvo efectos importantes y duraderos en una ciudad grande (las intervenciones de cultura ciudadana de Antanas Mockus en Bogotá, Colombia), pueden informar la aplicación de intervenciones más efectivas y sostenibles que las que se suelen aplicar en la literatura académica. Para ello, se llevaron a cabo tres estudios para explorar: (i) las estrategias y mecanismos de intervención que se aplican en las intervenciones de normas sociales para transformar comportamientos (a través de una revisión sistemática de más de 90 estudios de campo), (ii) las narrativas a través de las cuales los diferentes actores de política interpretan y difunden mensajes sobre la intervención (a través de las narrativas de los ciudadanos, la prensa y los diseñadores de la intervención más emblemática de Mockus), y (iii) el modo en que las intervenciones de normas sociales pueden reconfigurar las capas físicas, psicológicas y sociales de las instalaciones locales (a través de dos intervenciones experimentales para cambiar comportamientos de conducción entre conductores de carga). Mientras que las intervenciones típicas de normas sociales en la literatura académica tienden a utilizar mecanismos simples y estandarizados (basados sobre todo en dar información a distancia con un resumen de las opiniones de un grupo de estudiantes), nuestros resultados ilustran la necesidad y el potencial de aplicar intervenciones sobre normas sociales que: - Utilicen estratégicamente un conjunto más amplio de mecanismos de intervención que de acerquen mas a donde se producen realmente los comportamientos y que aprovechen las interacciones sociales. - Reconfiguren los determinantes físicos, psicológicos y sociales de los comportamientos de una manera que se adapte a los contextos y comportamientos objetivo, creando autorreflexiones colectivas en los participantes y dándoles herramientas para la regulación y el cambio social. - Creen narrativas atractivas en torno a los comportamientos y las expectativas sociales que deben cambiar. Nuestros hallazgos ofrecen indicios de un enfoque valioso y costo-efectivo para el cambio de comportamientos y normas sociales que promueve la reflexión, el compromiso y la acción colectiva (en lugar de instrucciones aburridas, prohibiciones, castigos o "nudges" automáticos), y que, por tanto, tiene un mayor potencial de lograr transformaciones duraderas a gran escala para retos complejos comparado con otros enfoques que ordinariamente se utilizan en los entornos política y en las organizaciones. Al ofrecer información sobre el enfoque y las técnicas prácticas de estas intervenciones, así como debatir las implicaciones para investigadores y profesionales, esperamos informar intervenciones más eficaces y sostenibles para enfrentar los retos sociales en contextos reales.

Muchos materiales de la naturaleza presentan excelentes propiedades mecánicas. En este estudio, evaluamos los modelos de estructura de parachoques biónicos mediante simulaciones de elementos finitos (EF) no lineales para comprobar su resistencia a los choques bajo cargas de impacto de tamaño normal. La estructura contenía las características estructurales de la espadaña y el bambú. Los resultados indicaron que el diseño biónico mejora la absorción específica de energía (SEA) del parachoques. Los resultados numéricos mostraron que la viga transversal biónica y la caja biónica del parachoques biónico tienen un efecto significativo en la resistencia al choque de la estructura. La deformación por aplastamiento del modelo de parachoques biónico de viga transversal y caja se redujo en un 33,33%, y el peso total se redujo en un 44,44%. Por su capacidad de absorción de energía en caso de impacto lateral, el diseño biónico puede utilizarse en la futura carrocería del parachoques.

El objetivo de este estudio es la utilización de imágenes de TC médicas humanas para evaluar cuantitativamente dos tipos de algoritmos de materiales "basados en errores", es decir, los algoritmos isotrópicos y ortotrópicos, para la remodelación ósea. Las simulaciones de remodelación ósea se implementaron mediante una combinación del método de elementos finitos (FE) y los algoritmos de materiales, en los que las propiedades del material óseo y los ejes de los elementos se determinan tanto por las amplitudes de carga como por los ciclos diarios con diferente factor de peso. Los resultados de la simulación mostraron que ambos algoritmos produjeron una distribución realista de la cantidad de hueso, cuando se comparó con el estándar de los datos de la TC. Además, las relaciones L-T simuladas (la relación entre el módulo de longitud y el módulo transversal) por el algoritmo ortotrópico se acercaban a los resultados comunicados. Este estudio sugiere un papel para el algoritmo "impulsado por el error" en la predicción del material óseo en un entorno mecánico anormal y es prometedor para optimizar el diseño de implantes, así como para desarrollar contramedidas contra la pérdida de hueso debido a la ingravidez. Además, los métodos cuantificados utilizados en este estudio pueden mejorar el modelo de remodelación ósea mediante la optimización de los parámetros del modelo para reducir la discrepancia entre la simulación y los datos reales.

Este trabajo considera el control del equilibrio de un robot bípedo bajo una fuerza externa constante o en un terreno inclinado. Hemos propuesto un método de control con retroalimentación de las fuerzas de reacción del suelo y hemos realizado cambios de postura adaptativos que aseguran la estabilidad del robot. Sin embargo, no se han obtenido respuestas rápidas porque el control efectivo se consigue mediante una retroalimentación integral que acompaña a un retardo de tiempo necesario para la acumulación de errores. Para mejorar esta respuesta, aquí introducimos la compensación de la gravedad de forma feedforward. El estado estacionario y su estabilidad se analizan a partir de ecuaciones dinámicas, y la robustez así como la respuesta se evalúan mediante simulaciones por ordenador. Por último, se confirman los comportamientos adaptativos del robot mediante experimentos en pie sobre la pendiente.

Abstract: This thesis explores how interventions based on changing social norms can transform the behaviour of people and contribute to tackle social and policy challenges in real-world contexts. Specifically, it focuses on how a policy experience that had important and enduring effects in a large city (the civic culture interventions of Antanas Mockus in Bogotá, Colombia), could inform the application of more effective and sustainable than those that are typically applied in the academic literature. To do this, three studies were conducted to explore: (i) the intervention strategies and mechanisms that social norm interventions apply to achieve behavioural change (through a systematic review of over 90 field studies), (ii) the narratives through which different policy actors interpret and disseminate intervention messages (through narratives from citizens, the press and designers about Mockus’ most iconic intervention), and (iii) the way in which interventions that leverage social norms can reconfigure the physical, psychological and social layers of local installations (through two long-term experimental interventions to change driving behaviours among truck drivers). While typical social norm interventions in the academic literature tend to use easy-toimplement one-size-fits-all mechanisms (based mostly on giving group summary information to students remotely), our results illustrate the need and the potential of applying social norm interventions that: - Use strategically a wider range of intervention mechanisms that are closer to where behaviour actually happens and leverage social interactions. - Reconfigure the local physical, psychological, and social determinants of behaviour in a way that is tailored to the target contexts and behaviours, creating collective selfreflections on participants and giving them tools for social regulation and change. - Create engaging narratives around the behaviours and social expectations that must change, reframing social challenges and the agency of different actors around them. Our findings offer indications of a valuable and cost-effective approach to behavioural and social norm change that promotes collective reflection, engagement and action (rather than boring instructions, prohibitions, punishments or automatic nudging), and that thus has a higher potential of achieving enduring large-scale transformations in complex challenges than other approaches that are common in policy and organizational settings. By offering insights into the orientation and practical techniques of these interventions, as well as discussing implications for both researchers and practitioners, we hope to inform more effective and sustainable interventions to tackle social challenges in the real world. Resumen: Esta tesis explora cómo las intervenciones basadas en el cambio de normas sociales pueden transformar el comportamiento de las personas y contribuir a enfrentar retos sociales y de política en contextos reales. En concreto, se centra en cómo una experiencia de política que tuvo efectos importantes y duraderos en una ciudad grande (las intervenciones de cultura ciudadana de Antanas Mockus en Bogotá, Colombia), pueden informar la aplicación de intervenciones más efectivas y sostenibles que las que se suelen aplicar en la literatura académica. Para ello, se llevaron a cabo tres estudios para explorar: (i) las estrategias y mecanismos de intervención que se aplican en las intervenciones de normas sociales para transformar comportamientos (a través de una revisión sistemática de más de 90 estudios de campo), (ii) las narrativas a través de las cuales los diferentes actores de política interpretan y difunden mensajes sobre la intervención (a través de las narrativas de los ciudadanos, la prensa y los diseñadores de la intervención más emblemática de Mockus), y (iii) el modo en que las intervenciones de normas sociales pueden reconfigurar las capas físicas, psicológicas y sociales de las instalaciones locales (a través de dos intervenciones experimentales para cambiar comportamientos de conducción entre conductores de carga). Mientras que las intervenciones típicas de normas sociales en la literatura académica tienden a utilizar mecanismos simples y estandarizados (basados sobre todo en dar información a distancia con un resumen de las opiniones de un grupo de estudiantes), nuestros resultados ilustran la necesidad y el potencial de aplicar intervenciones sobre normas sociales que: - Utilicen estratégicamente un conjunto más amplio de mecanismos de intervención que de acerquen mas a donde se producen realmente los comportamientos y que aprovechen las interacciones sociales. - Reconfiguren los determinantes físicos, psicológicos y sociales de los comportamientos de una manera que se adapte a los contextos y comportamientos objetivo, creando autorreflexiones colectivas en los participantes y dándoles herramientas para la regulación y el cambio social. - Creen narrativas atractivas en torno a los comportamientos y las expectativas sociales que deben cambiar. Nuestros hallazgos ofrecen indicios de un enfoque valioso y costo-efectivo para el cambio de comportamientos y normas sociales que promueve la reflexión, el compromiso y la acción colectiva (en lugar de instrucciones aburridas, prohibiciones, castigos o "nudges" automáticos), y que, por tanto, tiene un mayor potencial de lograr transformaciones duraderas a gran escala para retos complejos comparado con otros enfoques que ordinariamente se utilizan en los entornos política y en las organizaciones. Al ofrecer información sobre el enfoque y las técnicas prácticas de estas intervenciones, así como debatir las implicaciones para investigadores y profesionales, esperamos informar intervenciones más eficaces y sostenibles para enfrentar los retos sociales en contextos reales.

Las alteraciones de la carga de la articulación de la cadera se han asociado a enfermedades como la artritis y la osteoporosis. Comprender la relación entre la velocidad de la marcha y la carga de la articulación de la cadera en caderas sanas puede aclarar los cambios en la mecánica de la marcha cuando la velocidad de ésta se desvía de la preferida. El objetivo de este estudio fue cuantificar la carga de la articulación de la cadera durante el ciclo de la marcha e identificar las diferencias con la variación de la velocidad utilizando un modelo musculoesquelético. Diez personas sanas y físicamente activas realizaron pruebas de marcha a su velocidad preferida, 10 más rápida y 10% más lenta. Se recogieron datos cinemáticos, cinéticos y electromiográficos y se utilizaron para estimar la fuerza de la articulación de la cadera mediante un modelo musculoesquelético. Se compararon las fuerzas verticales de reacción al suelo, los componentes planares de la fuerza de la articulación de la cadera y la fuerza resultante de la articulación de la cadera entre las distintas velocidades. Se observó un aumento significativo de las fuerzas verticales de reacción al suelo y de las fuerzas de la articulación de la cadera a medida que aumentaba la velocidad de la marcha. Además, el enfoque de modelado musculoesquelético empleado produjo fuerzas de la articulación de la cadera comparables a estudios de simulación anteriores y a mediciones in vivo, y fue capaz de detectar cambios en la carga de la cadera debido a pequeñas desviaciones en la velocidad de la marcha. La aplicación de este enfoque a poblaciones patológicas y envejecidas podría identificar áreas específicas dentro del ciclo de la marcha en las que pueden producirse discrepancias de fuerza, lo que podría ayudar a centrar la gestión de la atención.

Abstract: This thesis explores how interventions based on changing social norms can transform the behaviour of people and contribute to tackle social and policy challenges in real-world contexts. Specifically, it focuses on how a policy experience that had important and enduring effects in a large city (the civic culture interventions of Antanas Mockus in Bogotá, Colombia), could inform the application of more effective and sustainable than those that are typically applied in the academic literature. To do this, three studies were conducted to explore: (i) the intervention strategies and mechanisms that social norm interventions apply to achieve behavioural change (through a systematic review of over 90 field studies), (ii) the narratives through which different policy actors interpret and disseminate intervention messages (through narratives from citizens, the press and designers about Mockus’ most iconic intervention), and (iii) the way in which interventions that leverage social norms can reconfigure the physical, psychological and social layers of local installations (through two long-term experimental interventions to change driving behaviours among truck drivers). While typical social norm interventions in the academic literature tend to use easy-toimplement one-size-fits-all mechanisms (based mostly on giving group summary information to students remotely), our results illustrate the need and the potential of applying social norm interventions that: - Use strategically a wider range of intervention mechanisms that are closer to where behaviour actually happens and leverage social interactions. - Reconfigure the local physical, psychological, and social determinants of behaviour in a way that is tailored to the target contexts and behaviours, creating collective selfreflections on participants and giving them tools for social regulation and change. - Create engaging narratives around the behaviours and social expectations that must change, reframing social challenges and the agency of different actors around them. Our findings offer indications of a valuable and cost-effective approach to behavioural and social norm change that promotes collective reflection, engagement and action (rather than boring instructions, prohibitions, punishments or automatic nudging), and that thus has a higher potential of achieving enduring large-scale transformations in complex challenges than other approaches that are common in policy and organizational settings. By offering insights into the orientation and practical techniques of these interventions, as well as discussing implications for both researchers and practitioners, we hope to inform more effective and sustainable interventions to tackle social challenges in the real world. Resumen: Esta tesis explora cómo las intervenciones basadas en el cambio de normas sociales pueden transformar el comportamiento de las personas y contribuir a enfrentar retos sociales y de política en contextos reales. En concreto, se centra en cómo una experiencia de política que tuvo efectos importantes y duraderos en una ciudad grande (las intervenciones de cultura ciudadana de Antanas Mockus en Bogotá, Colombia), pueden informar la aplicación de intervenciones más efectivas y sostenibles que las que se suelen aplicar en la literatura académica. Para ello, se llevaron a cabo tres estudios para explorar: (i) las estrategias y mecanismos de intervención que se aplican en las intervenciones de normas sociales para transformar comportamientos (a través de una revisión sistemática de más de 90 estudios de campo), (ii) las narrativas a través de las cuales los diferentes actores de política interpretan y difunden mensajes sobre la intervención (a través de las narrativas de los ciudadanos, la prensa y los diseñadores de la intervención más emblemática de Mockus), y (iii) el modo en que las intervenciones de normas sociales pueden reconfigurar las capas físicas, psicológicas y sociales de las instalaciones locales (a través de dos intervenciones experimentales para cambiar comportamientos de conducción entre conductores de carga). Mientras que las intervenciones típicas de normas sociales en la literatura académica tienden a utilizar mecanismos simples y estandarizados (basados sobre todo en dar información a distancia con un resumen de las opiniones de un grupo de estudiantes), nuestros resultados ilustran la necesidad y el potencial de aplicar intervenciones sobre normas sociales que: - Utilicen estratégicamente un conjunto más amplio de mecanismos de intervención que de acerquen mas a donde se producen realmente los comportamientos y que aprovechen las interacciones sociales. - Reconfiguren los determinantes físicos, psicológicos y sociales de los comportamientos de una manera que se adapte a los contextos y comportamientos objetivo, creando autorreflexiones colectivas en los participantes y dándoles herramientas para la regulación y el cambio social. - Creen narrativas atractivas en torno a los comportamientos y las expectativas sociales que deben cambiar. Nuestros hallazgos ofrecen indicios de un enfoque valioso y costo-efectivo para el cambio de comportamientos y normas sociales que promueve la reflexión, el compromiso y la acción colectiva (en lugar de instrucciones aburridas, prohibiciones, castigos o "nudges" automáticos), y que, por tanto, tiene un mayor potencial de lograr transformaciones duraderas a gran escala para retos complejos comparado con otros enfoques que ordinariamente se utilizan en los entornos política y en las organizaciones. Al ofrecer información sobre el enfoque y las técnicas prácticas de estas intervenciones, así como debatir las implicaciones para investigadores y profesionales, esperamos informar intervenciones más eficaces y sostenibles para enfrentar los retos sociales en contextos reales.