Ingeniería de Neuromecánica del Movimiento y Modelado Musculoesquelético

Sobre nuestro Ingeniería de Neuromecánica del Movimiento y Modelado Musculoesquelético

Ingeniería de Neuromecánica del Movimiento y Modelado Musculoesquelético

aborda el análisis avanzado de la biomecánica neuromuscular mediante herramientas como OpenSim y sistemas EMG-driven, integrando áreas como dinámica musculoesquelética, control motor, y simulación multiescala que contribuyen a la comprensión de la función motora en entornos biomédicos y aeronáuticos. Esta disciplina incorpora modelado computational para evaluar la interacción entre tejidos, dispositivos asistenciales y sistemas de feedback control, apoyándose en técnicas de simulación muscle-driven, validación experimental con señales electromiográficas, y frameworks interdisciplinarios que convergen con la cinemática avanzada, dinámica de cuerpo rígido y procesamiento de señales fisiológicas.

Los laboratorios asociados están equipados para la adquisición y procesamiento de datos electromiográficos, análisis de fuerzas y cinemática tridimensional, incorporando métodos HIL/SIL para validar modelos predictivos y sistemas de control neuroprostético. Se asegura la trazabilidad y conformidad con normativa aplicable internacional para sistemas biomédicos y de asistencia tecnológica, integrando criterios de seguridad funcional y robustez conforme a estándares del sector salud y aeroespacial. La formación capacita a roles profesionales como ingeniero biomédico, especialista en biomecánica computacional, desarrollador de sistemas EMG, analista de movimientos, y diseñador de tecnologías neuroasistidas.

Neuromecánica
Ingeniería de Neuromecánica del Movimiento y Modelado Musculoesquelético

5.910 €

Competencias y resultados

Qué aprenderás

1. Dominio de Neuromecánica del Movimiento: OpenSim y Modelado Musculoesquelético con EMG

  • Analizar la interacción entre activación neural y movimiento mediante OpenSim y datos de EMG para estimar fuerzas musculares y patrones de activación durante tareas de movimiento.
  • Calibrar y validar modelos musculoesqueléticos con OpenSim, integrando información de EMG y cinemática para estimar activaciones, dinámicas articulares y consumo energético.
  • Aplicar análisis de sensibilidad e incertidumbre para garantizar la robustez de las predicciones y generar visualizaciones y reportes interpretables para uso clínico o deportivo.

2. Diseño y Simulación Avanzada del Movimiento Humano: Neuromecánica, OpenSim y Análisis EMG-Driven

  • Analizar neuromecánica, modelos musculoesqueléticos y la implementación de OpenSim para simular el movimiento humano, con calibración y validación contra datos de movimiento y Análisis EMG-Driven para estimar fuerzas musculares.
  • Realizar Análisis EMG-Driven incorporando señales EMG, preprocesamiento, sincronización con cinemática y estimación de fuerzas en sujetos y escenarios navales, para modelos personalizados y condiciones de operación a bordo.
  • Aplicar metodologías de simulación avanzada para evaluación ergonómica, carga biomecánica y fatiga en tareas navales, usando OpenSim y EMG para optimizar diseño de puestos, equipos y entrenamiento.

3. Diseño y validación integral orientado al usuario (del modelado a la manufactura)

Aprenderás a integrar todo el proceso de desarrollo de producto desde la concepción del modelo hasta su validación final, aplicando metodologías centradas en el usuario. Desarrollarás competencias en diseño paramétrico, ergonomía, simulación, materiales sostenibles, visualización 3D y gestión de manufactura, garantizando soluciones eficientes, seguras y alineadas con los estándares industriales actuales.

4. Análisis y Simulación Integral del Movimiento Humano: Ingeniería de Neuromecánica con OpenSim y Modelos Musculoesqueléticos EMG-driven

  • Analizar la construcción y calibración de modelos musculoesqueléticos en OpenSim integrando señales EMG-driven para estimar fuerzas musculares, torques articulares y patrones de activación durante movimientos funcionales.
  • Desarrollar simulaciones integrales de movimiento humano con dinámica multibody, optimización de trayectorias y análisis de coordinación neuromuscular, utilizando EMG como entrada para refinar controles motores.
  • Realizar validación y transferencia de modelos a aplicaciones clínicas y deportivas, evaluando estabilidad, rendimiento y riesgo de lesión mediante comparaciones con cinemática y EMG para generar métricas de predictividad y guías de intervención.

5. Ingeniería del Movimiento Humano: Modelado Musculoesquelético con OpenSim y Análisis EMG Avanzado

  • Desarrollar modelos musculoesqueléticos en OpenSim para simular la cinemática y la dinámica de extremidades, integrando señales EMG para estimar la activación muscular y la coactivación.
  • Analizar EMG avanzado para extraer características de activación, tiempos de disparo y patrones de coactivación, sincronizando con las salidas del modelo OpenSim para validar predicciones.
  • Aplicar métodos de validación y calibración del modelo frente a datos experimentales, evaluar la concordancia entre EMG y fuerzas musculares, y explorar aplicaciones en rehabilitación y rendimiento deportivo.

6. Ingeniería del Movimiento: Neuromecánica, OpenSim, Modelado Musculoesquelético y Análisis EMG

6. Ingeniería del Movimiento: Neuromecánica, OpenSim, Modelado Musculoesquelético y Análisis EMG

  • Comprender los principios de la neuromecánica y su aplicación en el estudio del movimiento humano.
  • Utilizar el software OpenSim para simular y analizar sistemas musculoesqueléticos.
  • Desarrollar modelos musculoesqueléticos para investigar la biomecánica del movimiento.
  • Adquirir habilidades en el análisis de señales EMG (electromiografía) para evaluar la actividad muscular.
  • Aplicar técnicas de modelado y simulación para el estudio de diferentes movimientos y tareas.
  • Interpretar los resultados de simulaciones y análisis de datos EMG para comprender la coordinación y el control del movimiento.
  • Identificar y analizar los factores que influyen en la eficiencia y la estabilidad del movimiento humano.
  • Explorar las aplicaciones de la ingeniería del movimiento en áreas como la rehabilitación, el rendimiento deportivo y la robótica.
  • Evaluar y validar modelos musculoesqueléticos mediante la comparación con datos experimentales.
  • Aplicar los conocimientos adquiridos para resolver problemas relacionados con el movimiento humano y el diseño de dispositivos de asistencia.

Neuromecánica

Para quien va dirigido nuestro:

Ingeniería de Neuromecánica del Movimiento y Modelado Musculoesquelético

  • Ingenieros/as con título en Ingeniería Mecánica, Ingeniería Biomédica, Ingeniería en Electrónica, o campos afines.
  • Investigadores/as y profesionales de la salud (fisioterapeutas, rehabilitadores, médicos deportivos) interesados en el análisis y modelado del movimiento humano.
  • Estudiantes de posgrado (Máster o Doctorado) en áreas relacionadas con la biomecánica, la ingeniería biomédica o disciplinas afines.
  • Profesionales que deseen adquirir habilidades en el uso de software de simulación musculoesquelética como OpenSim, y el análisis de datos de electromiografía (EMG).
  • Standards-driven curriculum: trabajarás con CS-27/CS-29, DO-160, DO-178C/DO-254, ARP4754A/ARP4761, ADS-33E-PRF desde el primer módulo.
  • Laboratorios acreditables (EN ISO/IEC 17025) con banco de rotor, EMC/Lightning pre-compliance, HIL/SIL, vibraciones/acústica.
  • TFM orientado a evidencia: safety case, test plan, compliance dossier y límites operativos.
  • Mentorado por industria: docentes con trayectoria en rotorcraft, tiltrotor, eVTOL/UAM y flight test.
  • Modalidad flexible (híbrido/online), cohortes internacionales y soporte de SEIUM Career Services.
  • Ética y seguridad: enfoque safety-by-design, ciber-OT, DIH y cumplimiento como pilares.

1.1. Conceptos fundamentales de biomecánica, neuromecánica y control motor

1.2. Organización funcional del sistema nervioso implicado en el movimiento humano

1.3. Integración entre sistema nervioso, sistema musculoesquelético y control motor

1.4. Principios de cinemática y cinética aplicados al movimiento humano

1.5. Fuerzas internas y externas durante la ejecución de movimientos

1.6. Coordinación neuromuscular y control de la actividad muscular

1.7. Control postural, equilibrio y regulación del movimiento

1.8. Aprendizaje motor y adaptación neuromecánica

1.9. Variabilidad del movimiento y diferencias individuales en el control motor

1.10. Integración de principios neurológicos y mecánicos para el análisis del movimiento

2.1. Organización anatómica y funcional del aparato locomotor

2.2. Propiedades mecánicas del tejido óseo y estructuras articulares

2.3. Características mecánicas de músculos, tendones y ligamentos

2.4. Arquitectura muscular y relación con la producción de fuerza

2.5. Sistemas de palancas y brazos de momento en el cuerpo humano

2.6. Biomecánica de las principales articulaciones

2.7. Cadenas cinéticas y coordinación entre segmentos corporales

2.8. Transmisión de fuerzas entre músculos, articulaciones y estructuras óseas

2.9. Adaptaciones musculoesqueléticas ante diferentes demandas mecánicas

2.10. Construcción de representaciones anatómicas funcionales para modelado biomecánico

3.1. Organización del sistema nervioso central y periférico para el control del movimiento

3.2. Motoneuronas, unidades motoras y control de la contracción muscular

3.3. Reclutamiento de unidades motoras y regulación de la fuerza

3.4. Propiocepción y sistemas sensoriales implicados en el movimiento

3.5. Información visual, vestibular y somatosensorial en el control motor

3.6. Reflejos espinales y mecanismos de regulación neuromuscular

3.7. Control anticipatorio y respuestas motoras frente a perturbaciones

3.8. Coordinación intermuscular e intramuscular

3.9. Adaptaciones neuromusculares asociadas al entrenamiento y la fatiga

3.10. Integración de señales neurofisiológicas en el análisis cuantitativo del movimiento

4.1. Principios de adquisición de datos para análisis del movimiento humano

4.2. Sistemas ópticos de captura de movimiento tridimensional

4.3. Sensores inerciales y sistemas IMU aplicados al movimiento humano

4.4. Plataformas de fuerza y medición de fuerzas de reacción

4.5. Electromiografía de superficie y análisis de activación muscular

4.6. Sensores de presión y distribución de cargas durante el movimiento

4.7. Sincronización de diferentes sistemas de adquisición biomecánica

4.8. Calibración, filtrado y procesamiento inicial de señales

4.9. Control de calidad, repetibilidad e incertidumbre de las mediciones

4.10. Diseño de un protocolo completo de captura de movimiento y actividad neuromuscular

5.1. Fundamentos del modelado musculoesquelético computacional

5.2. Representación digital de huesos, articulaciones y segmentos corporales

5.3. Modelado de músculos, tendones y unidades musculotendinosas

5.4. Sistemas de coordenadas y definición de grados de libertad articulares

5.5. Modelos de fuerza muscular y relaciones fuerza-longitud y fuerza-velocidad

5.6. Estimación de fuerzas musculares mediante dinámica inversa

5.7. Simulación de movimiento mediante modelos musculoesqueléticos

5.8. Optimización y estimación de activaciones musculares

5.9. Validación de modelos mediante datos experimentales

5.10. Desarrollo de un modelo musculoesquelético completo para análisis del movimiento

6.1. Fundamentos de dinámica directa e inversa aplicada al movimiento humano

6.2. Análisis de fuerzas y momentos articulares

6.3. Estimación de cargas internas durante tareas dinámicas

6.4. Modelado de interacción entre activación muscular y movimiento articular

6.5. Simulación de estrategias neuromusculares durante diferentes tareas

6.6. Análisis de estabilidad y control dinámico del cuerpo

6.7. Modelado de perturbaciones y respuestas adaptativas

6.8. Optimización computacional de patrones de movimiento

6.9. Comparación entre movimiento experimental y movimiento simulado

6.10. Desarrollo de modelos predictivos de control neuromecánico

7.1. Fundamentos biomecánicos de la locomoción humana

7.2. Análisis cinemático y cinético de la marcha

7.3. Activación muscular durante las diferentes fases del ciclo de marcha

7.4. Biomecánica de carrera, salto y cambios de dirección

7.5. Análisis neuromecánico de gestos deportivos específicos

7.6. Evaluación de simetrías y asimetrías del movimiento

7.7. Análisis de estrategias de control ante diferentes condiciones de superficie

7.8. Influencia de la fatiga sobre la coordinación neuromuscular

7.9. Comparación entre patrones de movimiento normales, adaptados y de alto rendimiento

7.10. Desarrollo de un protocolo avanzado de análisis neuromecánico de locomoción

8.1. Personalización de modelos musculoesqueléticos a partir de características antropométricas

8.2. Integración de imágenes médicas en la construcción de modelos anatómicos

8.3. Reconstrucción tridimensional de estructuras musculoesqueléticas

8.4. Modelos específicos del individuo y variabilidad anatómica

8.5. Estimación de parámetros biomecánicos no observables directamente

8.6. Métodos de validación y evaluación de incertidumbre de modelos

8.7. Análisis de sensibilidad de parámetros musculoesqueléticos

8.8. Comparación entre diferentes modelos de representación muscular

8.9. Integración de datos experimentales, simulación y modelos personalizados

8.10. Desarrollo y validación de un modelo musculoesquelético individualizado

9.1. Big Data aplicado al análisis neuromecánico del movimiento

9.2. Aprendizaje automático para clasificación de patrones de movimiento

9.3. Inteligencia artificial aplicada a estimación de variables biomecánicas

9.4. Modelos predictivos de comportamiento neuromuscular

9.5. Detección automática de anomalías y cambios en patrones motores

9.6. Integración de sensores portátiles y sistemas de monitorización continua

9.7. Gemelos digitales del sistema musculoesquelético humano

9.8. Realidad virtual y aumentada para evaluación y entrenamiento motor

9.9. Aplicaciones de la neuromecánica en rendimiento, ergonomía y prevención de lesiones

9.10. Desarrollo de sistemas inteligentes para análisis y predicción del movimiento humano

10.1. Definición del movimiento, población y problema neuromecánico objeto de estudio

10.2. Diseño del protocolo experimental y selección de variables biomecánicas

10.3. Captura y procesamiento de datos cinemáticos, cinéticos y neuromusculares

10.4. Construcción del modelo musculoesquelético personalizado

10.5. Estimación de fuerzas musculares y cargas articulares

10.6. Simulación computacional y análisis del comportamiento neuromecánico

10.7. Validación del modelo mediante comparación con datos experimentales

10.8. Aplicación de técnicas de análisis estadístico o inteligencia artificial

10.9. Interpretación de resultados y evaluación de las limitaciones del modelo

10.10. Presentación y defensa del proyecto integral de neuromecánica del movimiento y modelado musculoesquelético.

  • Metodología hands-on: test-before-you-trust, design reviews, failure analysis, compliance evidence.
  • Software (según licencias/partners): MATLAB/Simulink, Python (NumPy/SciPy), OpenVSP, SU2/OpenFOAM, Nastran/Abaqus, AMESim/Modelica, herramientas de acústica, toolchains de planificación DO-178C.
  • Laboratorios SEIUM: banco de rotor a escala, vibraciones/acústica, EMC/Lightning pre-compliance, HIL/SIL para AFCS, adquisición de datos con strain gauging.
  • Estándares y cumplimiento: EN 9100, 17025, ISO 27001, GDPR.

Proyectos tipo capstones

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  • Documentación: CV actualizado, expediente académico, SOP/ensayo de propósito, ejemplos de proyectos o código (opcional).
  • Proceso: solicitud → evaluación técnica de perfil y experiencia → entrevista técnica → revisión de casos prácticos → decisión final → matrícula.
  • Tasas:
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  • Becas: por mérito académico, situación económica y fomento de la inclusión; convenios con empresas del sector para becas parciales o totales.

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