Reingienería a dispositivo protésico de muñeca y mano de 6 grados de libertad

En este documento se muestra paso a paso el proceso de rediseño de una prótesis fabricada en el año 2014 por el Ing. Juan Camilo Hernández Mejía (proyecto ING-IMP-3124) para optar por su título de magíster en Ingeniería en Mecatrónica, la prótesis en el año 2021 presenta rupturas, daños y lesiones e...

Full description

Autores:
Rengifo López, Luis Eduardo
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2022
Institución:
Universidad Militar Nueva Granada
Repositorio:
Repositorio UMNG
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
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Palabra clave:
PROTESIS ARTICULARES
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description En este documento se muestra paso a paso el proceso de rediseño de una prótesis fabricada en el año 2014 por el Ing. Juan Camilo Hernández Mejía (proyecto ING-IMP-3124) para optar por su título de magíster en Ingeniería en Mecatrónica, la prótesis en el año 2021 presenta rupturas, daños y lesiones en sus componentes mecánicos y electrónicos dados por el transcurso del tiempo, fricción, oxidación y demás. Se analizan los actuales desarrollos Biomecatrónicos (protésicos) más relevantes y con mejores visualizaciones en algunas revistas científicas para tomar las ideas necesarias para rediseñar y refabricar un dispositivo protésico funcional relativamente de bajo costo comparado con el prototipo anterior (inferior a los $ 10.000.000 de pesos Colombianos). Teniendo en cuenta los datos presentados por el Ministerio de Salud y Protección Social en Noviembre de 2017 Ver Figura 1-4 tan solo cerca del 1,48 % de personas con alguna discapacidad tiene ingresos superiores al $1.000.000 de pesos Colombianos, este monto a duras penas logra solventar sus necesidades básicas, haciendo casi imposible adquirir por parte del usuario cualquier sistema de rehabilitación, es por eso que el costo de fabricación de esta prótesis debe ser el menor posible, dotando a su vez de algunas características motrices naturales, mejorando así el estado psicológico y emocional del usuario.
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Se analizan los actuales desarrollos Biomecatrónicos (protésicos) más relevantes y con mejores visualizaciones en algunas revistas científicas para tomar las ideas necesarias para rediseñar y refabricar un dispositivo protésico funcional relativamente de bajo costo comparado con el prototipo anterior (inferior a los $ 10.000.000 de pesos Colombianos). Teniendo en cuenta los datos presentados por el Ministerio de Salud y Protección Social en Noviembre de 2017 Ver Figura 1-4 tan solo cerca del 1,48 % de personas con alguna discapacidad tiene ingresos superiores al $1.000.000 de pesos Colombianos, este monto a duras penas logra solventar sus necesidades básicas, haciendo casi imposible adquirir por parte del usuario cualquier sistema de rehabilitación, es por eso que el costo de fabricación de esta prótesis debe ser el menor posible, dotando a su vez de algunas características motrices naturales, mejorando así el estado psicológico y emocional del usuario.Contenido Agradecimientos VI Resumen VIII 1. Introducción 2 1.1. Justificación.................................... 2 1.2. Planteamiento del problema ........................... 4 1.2.1. Identificación y descripción........................ 4 1.3. Estado del Arte.................................. 7 1.3.1. Design, implementation and performance validation of UOMPro artificial hand: Towards affordable hand prostheses [5]. . . . . . . . . . . 12 1.3.2. Compact and Lightweight Transradial Electric Prosthesis for Children with Forearm Deficiency [10]........................ 14 1.3.3. Fucntional Modification of Upper Limb Prosthesis for Below Elbow Congential Deficiencies [11]........................ 16 1.3.4. Design of a 3-DOF prosthetic wrist for low-cost transradial myoelectric upperlimb prosthesis [12]......................... 17 1.3.5. Upper limb prostheses for amputations above elbow: A review The BostonElbow [13],[14].......................... 19 1.3.6. Upper limb prostheses for amputations above elbow: A review Utah Arm [13],[15]. .............................. 20 1.3.7. Upper limb prostheses for amputations above elbow: A review Otto BockHand [13],[16]............................ 21 1.3.8. User-Prosthesis Interface for Upper Limb Prosthesis Based on Object Classification [17].............................. 22 1.3.9. An Affordable open-source multifunctional upper-limb prosthesis with intrinsic actuation [18]........................... 24 1.3.10. Diseño e implementación de un sistema protésico para rehabilitación de personas con amputación tras-humeral [19]. . . . . . . . . . . . . 26 1.3.11. Pregunta de investigación ........................ 29 1.4. Objetivos ..................................... 29 1.4.1. Objetivo general ............................. 29 1.4.2. Objetivos específicos ........................... 29 1.5. Alcance o delimitación de la propuesta ..................... 30 Contenido xi 2. Fundamentos Teóricos 31 2.1. MarcoTeórico................................... 31 2.1.1. Amputación................................ 31 2.1.2. Amputación De Antebrazo........................ 32 2.1.3. Después de la Amputación........................ 32 2.1.4. Protetización y rehabilitación ...................... 33 2.2. Marco Legal.................................... 35 2.3. Metodología Cuantitativa ............................ 36 3. Dispositivo protésico de 6 grados de libertad 39 3.1. Diseño conceptual experimental ......................... 40 3.1.1. Requerimientos, selección y evaluación de actuadores . . . . . . . . . 41 3.2. Diseño Electrónico PCB’s Proteus®...................... 44 3.3. Diseño Asistido por Computador (CAD) SolidWorks ® . . . . . . . . . . . . 55 3.4. Simulación Multicuerpo (MATLAB ®/Simscape TM) . . . . . . . . . . . . . . 65 3.5. Programación en Arduino®........................... 71 3.6. Diseño Aplicativo Móvil (Reconocimiento de palabras) MIT App Inventor® 78 3.7. Estudio de movimiento en SolidWorks® .................... 85 3.8. Análisis por elementos finitos (FEA) en SolidWorks® . . . . . . . . . . . . . 88 4. Primeras pruebas y solución de errores 93 4.1. Protocolo de pruebas............................... 93 4.2. Primeras pruebas ................................. 95 4.3. Solución de errores ................................ 101 4.4. Pruebas finales .................................. 109 5. Análisis de costos 123 6. Conclusiones y trabajo futuro 128 7. Bibliografía 129 A. Apéndice: ENSAMBLAJESIMSCAPE DataFile.m 133 B. Apéndice: Función Bluetooth® 136 C. Apéndice: Funciones Movimientos 139 D. Apéndice: INICIALIZACIÓN (POSICIÓN DE LOS DEDOS) 142 E. Apéndice: MOVIMIENTOS 146 A. Anexo: VIDEOS 151This document shows step by step the process of redesign of a thesis fabricated in 2014 by Eng. Juan Camilo Hernández Mejía (Project ING-IMP-3124) to opt for his Master’s degree in Mechatronic Engineering, the prosthesis in the year 2021 presents ruptures, damages and injuries in its mechanical and electronic components due to the course of time, friction, oxidation and others. The most relevant and best visualized current biomechatronic (prosthetic) developments in some scientific journals are analyzed in order to take the necessary ideas to redesign and refabricate a relatively low cost functional prosthetic device compared to the previous prototype (less than $10.000,000 Colombian pesos). Considering the data presented by the Ministry of Health and Social Protection in November 2017 See Figure 1-4 only about 1.48 % of people with some disability have incomes above $1. 000,000 Colombian pesos, this amount barely manages to meet their basic needs, making it almost impossible for the user to acquire any rehabilitation system, which is why the cost of manufacturing this prosthesis should be the lowest possible, in turn providing some natural motor characteristics, thus improving the psychological and emotional state of the user.PregradoDieses Dokument zeigt Schritt für Schritt den Prozess der Neugestaltung einer Prothese, die 2014 von Juan Camilo Hernández Mejía (Projekt ING-IMP-3124) hergestellt wurde, um sich für seinen Masterabschluss in Mechatronik zu entscheiden. Die Prothese weist im Jahr 2021 Risse, Schäden und Verletzungen an ihren mechanischen und elektronischen Komponenten auf, die durch den Lauf der Zeit, Reibung, Oxidation und andere Faktoren verursacht werden. Die wichtigsten aktuellen biomechatronischen (prothetischen) Entwicklungen werden analysiert und mit besseren Visualisierungen in einigen wissenschaftlichen Zeitschriften versehen, um die notwendigen Ideen für die Neugestaltung und Wiederherstellung einer funktionellen prothetischen Vorrichtung zu relativ geringen Kosten im Vergleich zum vorherigen Prototyp (weniger als 10.000.000 kolumbianische Pesos) zu erhalten. Unter Berücksichtigung der Daten des Ministeriums für Gesundheit und sozialen Schutz im November 2017 Siehe Abbildung 1-4 nur etwa 1,48% der Menschen mit Behinderungen haben Einkommen über $ 1.000.000 kolumbianischen Pesos, dieser Betrag kaum gelingt, ihre Grundbedürfnisse zu decken, so dass es fast unmöglich für den Benutzer, jede Rehabilitationssystem zu erwerben, weshalb die Kosten für die Herstellung dieser Prothese sollte so niedrig wie möglich sein, die wiederum einige natürliche motorische Eigenschaften, wodurch die psychologische und emotionale Zustand des Benutzers.applicaction/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 InternationalAcceso abiertoReingienería a dispositivo protésico de muñeca y mano de 6 grados de libertadReengineering to 6 degrees of freedom wrist and hand prosthetic devicePROTESIS ARTICULARESIMPLANTES ARTIFICIALESProsthesisSimulation3DCADFEAMovementTrainingRehabilitationIMPRESION 3DPrótesisSimulación3DCADFEAMovimientoEntrenamientoRehabilitaciónTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fIngeniería en MecatrónicaFacultad de IngenieríaUniversidad Militar Nueva Granada[1] N. 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