La simulación de la marcha humana es un complejo problema dinámico en el que el sistema músculo-esquelético se modela como un mecanismo redundantemente actuado de acuerdo a consideraciones energéticas. La redundancia es debida a que el número de músculos que contribuyen al movimiento es generalmente mayor que el número de articulaciones sobre las que se actúa. Por otro lado, las consideraciones energéticas se deben a que el sistema nervioso central trata de reclutar a los músculos que actúan sobre el esqueleto deforma que el coste metabólico total sea lo menor posible, sobre todo cuando se trata de caminar largas distancias. Para obtener el conjunto de fuerzas musculares responsables del movimiento a partir de modelos computacionales es común el uso de técnicas de optimización. De esta forma, el coste metabólico de la marcha humana se modela mediante expresiones matemáticas que pueden usarse como función objetivo de un problema de optimización con restricciones. Dichas restricciones expresan la satisfacción de las ecuaciones de movimiento, de las restricciones cinemáticas, así como de otras restricciones físicas y fisiológicas. Cuando se trata de simular la marcha humana, el método más usado es el conocido como optimización dinámica, en el que se integran las ecuaciones de movimiento y se calcula el coste energético una vez por cada iteración del algoritmo de optimización, lo que supone un coste computacional muchas veces prohibitivo. Sin embargo, el problema puede formularse completamente como un problema de optimización paramétrica si se parametrizan las fuerzas musculares y las coordenadas usadas para describir el movimiento y se busca el valor óptimo de estos parámetros que minimiza el coste metabólico. De esta forma, se evita la integración de las ecuaciones de movimiento repetidas veces con lo que se consigue reducir el coste computacional substancialmente.
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