MULTIDISCIPLINARY TECHNIQUES FOR THE SIMULATION OF THE CONTACT BETWEEN THE FOOT AND THE SHOE UPPER IN GAIT: VIRTUAL REALITY, COMPUTATIONAL BIOMECHANICS, AND ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS

Abstract

Esta Tesis propone el uso de técnicas multidisciplinares como una alternativa viable a los procedimientos actuales de evaluación del calzado los cuales, normalmente, consumen muchos recursos humanos y técnicos. Estas técnicas son Realidad Virtual, Biomecánica Computacional y Redes Neuronales Artificiales. El marco de esta tesis es el análisis virtual del confort mecánico en el calzado, es decir, el análisis de las presiones de confort en el calzado y su principal objetivo es predecir las presiones ejercidas por el zapato sobre la superficie del pie al caminar mediante la simulación del contacto en esta interfaz.

En particular, en esta tesis se ha desarrollado una aplicación software que usa el Método de los Elementos Finitos para simular la deformación del calzado. Se ha desarrollado un modelo preliminar que describe el comportamiento del corte del calzado, se ha implementado un proceso automático para el ajuste pie-zapato y se ha presentado una metodología para obtener una animación genérica del paso de cada individuo. Además, y con el fin de mejorar la aplicación desarrollada, se han propuesto nuevos modelos para simular el comportamiento del corte del calzado al caminar. Por otro lado, las Redes Neuronales Artificiales han sido aplicadas en esta tesis a la predicción de la fuerza ejercida por una esfera, que simulando un hueso, empuja a una muestra de material. Además, también han sido utilizadas para predecir las presiones ejercidas por el corte del calzado sobre la superficie del pie (presiones dorsales) en un paso completo.

Las principales contribuciones de esta tesis son: el desarrollo de un innovador simulador que permitirá a los fabricantes de calzado realizar evaluaciones virtuales de las características de sus diseños sin tener que construir el prototipo real, y el desarrollo de una también innovadora herramienta que les permitirá predecir las presiones dorsales ejercidas por el calzado sobre la superficie del pie al caminar.