Simulador de parto automático con control difuso en ESP32 para la simulación de contracciones uterinas, rotación fetal y expulsión adaptado del OB SUSIE S500.100

Descripción del Articulo

El presente proyecto propone el rediseño funcional del simulador obstétrico OB SUSIE® S500.100 mediante el desarrollo e integración de una solución mecatrónica de bajo costo, orientada a la simulación automatizada del trabajo de parto con fines formativos. A través de una arquitectura modular basada...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Diaz Chavez, Leydi Carolina
Formato: tesis de grado
Fecha de Publicación:2025
Institución:Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas
Repositorio:UPC-Institucional
Lenguaje:español
OAI Identifier:oai:repositorioacademico.upc.edu.pe:10757/685713
Enlace del recurso:http://hdl.handle.net/10757/685713
Nivel de acceso:acceso abierto
Materia:Simulación Obstétrica
Sistemas Embebidos
Control Neumático
Control Difuso
Educación Médica
Ingeniería Biomédica
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Obstetric Simulation
Embedded Systems
Pneumatic Control
Fuzzy Logic
Medical Education
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description El presente proyecto propone el rediseño funcional del simulador obstétrico OB SUSIE® S500.100 mediante el desarrollo e integración de una solución mecatrónica de bajo costo, orientada a la simulación automatizada del trabajo de parto con fines formativos. A través de una arquitectura modular basada en control de presión, control de posición, sistemas mecánicos de transmisión y comunicación inalámbrica, se habilita la simulación realista de contracciones uterinas, rotación fetal programada y expulsión fisiológica del neonato, funcionalidades ausentes en simuladores de media fidelidad. El sistema se compone de un subsistema neumático para la generación de contracciones uterinas, gobernado mediante control bang-bang sobre un sensor de presión MPX5010GP; un subsistema de rotación fetal automatizado con engranajes diseñados a medida y controlado por lógica difusa Mamdani embebida en un ESP32; y un mecanismo de expulsión lineal impulsado por un tornillo sin fin, cuya potencia fue validada mediante análisis de torque dinámico y estático. La operación integral es gestionada desde una interfaz gráfica desarrollada en Python (Flet), ejecutada sobre una Raspberry Pi, que permite al instructor configurar parámetros clínicos, monitorear el proceso en tiempo real y evaluar el desempeño del estudiante. Los resultados obtenidos validan la viabilidad técnica, ergonómica y pedagógica del sistema, evidenciando que es posible replicar fenómenos biomecánicos clave del parto humano con precisión fisiológica y bajo requerimiento económico. Esta propuesta no solo amplía las capacidades del OB SUSIE®, sino que plantea un nuevo estándar de diseño escalable y replicable en entornos académicos con recursos limitados, abriendo líneas de investigación en simulación clínica automatizada, modelado biomédico y evaluación por competencias en salud.
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El sistema se compone de un subsistema neumático para la generación de contracciones uterinas, gobernado mediante control bang-bang sobre un sensor de presión MPX5010GP; un subsistema de rotación fetal automatizado con engranajes diseñados a medida y controlado por lógica difusa Mamdani embebida en un ESP32; y un mecanismo de expulsión lineal impulsado por un tornillo sin fin, cuya potencia fue validada mediante análisis de torque dinámico y estático. La operación integral es gestionada desde una interfaz gráfica desarrollada en Python (Flet), ejecutada sobre una Raspberry Pi, que permite al instructor configurar parámetros clínicos, monitorear el proceso en tiempo real y evaluar el desempeño del estudiante. Los resultados obtenidos validan la viabilidad técnica, ergonómica y pedagógica del sistema, evidenciando que es posible replicar fenómenos biomecánicos clave del parto humano con precisión fisiológica y bajo requerimiento económico. Esta propuesta no solo amplía las capacidades del OB SUSIE®, sino que plantea un nuevo estándar de diseño escalable y replicable en entornos académicos con recursos limitados, abriendo líneas de investigación en simulación clínica automatizada, modelado biomédico y evaluación por competencias en salud.This project presents the functional enhancement of the OB SUSIE® S500.100 obstetric simulator through the development and integration of a low-cost mechatronic solution aimed at automated labor simulation for medical training purposes. By implementing a modular system architecture that incorporates pressure control, position control, mechanical transmission systems, and wireless communication, the platform enables realistic simulation of uterine contractions, automated fetal rotation, and physiologically accurate delivery — functionalities typically absent in mid-fidelity simulators. The solution comprises a pneumatic subsystem for uterine contraction simulation, regulated by bang-bang control and real-time pressure sensing using an MPX5010GP sensor; a motorized fetal rotation mechanism with custom-designed gears driven by a fuzzy logic controller (Mamdani-type) implemented on an ESP32 microcontroller; and a linear fetal expulsion system based on a lead screw, dynamically validated through torque and force calculations. The entire operation is remotely managed via a touchscreen graphical interface built in Python using the Flet framework and deployed on a Raspberry Pi, allowing instructors to configure clinical scenarios, supervise the simulation process, and evaluate student performance. The validation results confirm the system’s technical feasibility, clinical realism, and pedagogical value. The platform demonstrates that it is possible to replicate key biomechanical phenomena of human labor with high fidelity and minimal economic investment. This proposal not only expands the capabilities of the OB SUSIE® simulator but also establishes a scalable and replicable design framework for academic settings with limited resources, fostering new research pathways in automated clinical simulation, biomedical modeling, and competency-based medical education.Trabajo de Suficiencia ProfesionalODS 3: Salud y BienestarODS 4: Educación de CalidadODS 9: Industria, Innovación e Infraestructuraapplication/pdfapplication/epubapplication/mswordspaUniversidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)PEinfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)Repositorio Académico - UPCreponame:UPC-Institucionalinstname:Universidad Peruana de Ciencias Aplicadasinstacron:UPCSimulación ObstétricaSistemas EmbebidosControl NeumáticoControl DifusoEducación MédicaIngeniería BiomédicaFletESP32Obstetric SimulationEmbedded SystemsPneumatic ControlFuzzy LogicMedical EducationBiomedical Engineeringhttps://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.00.00https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.06.01Simulador de parto automático con control difuso en ESP32 para la simulación de contracciones uterinas, rotación fetal y expulsión adaptado del OB SUSIE S500.100Automated Labor Simulator with Fuzzy Logic Control on ESP32 for Uterine Contraction, Fetal Rotation, and Expulsion Simulation Adapted from OB SUSIE S500.100info:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de suficiencia profesionalhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fSUNEDUUniversidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC). 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