Protesis de mano

Prótesis de mano servo actuada

Resumen

En el presente trabajo se describe el procedimiento que se llevara a cabo para el diseño y construcción de un prototipo de una prótesis de mano servo actuada. Dicho prototipo se diseñará con la herramienta de SolidWorks y se fabricará por medio de técnica de impresión 3D. Se partió de los mecanismos de movimiento de una mano real para llegar a un modelo simplificado, el cual se toma como base para los mecanismos de funcionamiento de la prótesis. Se diseñarán y fabricarán dos prototipos de un dedo, que permitirán extraer conclusiones de vital importancia para el desarrollo del prototipo final, considerando además conceptos de antropomorfismo. Se detalla, además, la implementación de los dedos de la mano en un entorno de simulación, en donde se puede cambiar parámetros del modelo de forma sencilla y obtener el comportamiento del mismo en forma inmediata. La prótesis se contempla montar a un brazo, donde se encuentran los servomotores encargados de realizar los movimientos de la misma. Dichos actuadores fueron controlados mediante una placa de desarrollo.

Palabras clave: diseño, prótesis, mecánica, impresión 3D.

INDICE

Introducción

El avance en el diseño de las prótesis está directamente relacionado con el avance en el estudio de materiales, así como también en el desarrollo tecnológico y en el entendimiento de la biomecánica del cuerpo humano.

Las diversas tecnologías de impresión 3D desarrollada en los últimos años han permitido fabricar prototipos con piezas complejas a muy bajo costo y con tiempos relativamente inmediatos. Si a ello se le suma la reducción de los tamaños y la aparición de actuadores eléctricos y sistemas embebidos, es posible obtener sistemas mecatrónicos complejos con dimensiones y pesos optimizados. Uno de los ámbitos donde la conjunción de las tecnologías mencionadas ha tenido alto impacto, es el desarrollo de prótesis servo actuadas. Actualmente existen diseños que proponen distintos métodos de actuación y control según sean las necesidades y posibilidades de las personas que las necesitan.

Es por eso que en este documento se plantea una opción más actualizada intentando que se pueda tener un mejor funcionamiento, así como mejor accesibilidad de precio, e innovar en el mundo de las prótesis.

Justificación

Hoy en día las prótesis comerciales más usadas suelen ser costosas y pesadas. Una prótesis que brinda una solución, con los movimientos más básicos de la mano para poder realizar tareas sencillas, cuesta alrededor de 30,000 a 70,000 dólares. Las mismas podrían dividirse en dos grandes ramas según su principio de funcionamiento, las prótesis eléctricas y neumáticas. Lo que nosotros proponemos es una prótesis por el método de impresión 3D, con el cual estos costos se reducirían a más de la mitad y los tiempos de fabricación serian menores, sin perder la personalización para cada persona, también se plantea intentar asemejarla a una mano humana con todos sus grados de libertad.

Problema científico

¿Se puede replicar la movilidad de una mano humana? ¿Se pueden reducir los costes por impresión 3D?

¿Qué durabilidad se tiene con respecto a las prótesis de otro tipo de material?

Objetivo general

La visión con respecto a este proyecto es la de poder adaptar de forma particular una prótesis 3D al brazo de las personas que lo necesiten, dándoles con esto el gusto de volver a tener su extremidad faltante y con ello el poder realizar sus actividades normales como antes, gracias a la movilidad similar a la real de la mano, esto se logra gracias a los servomotores que incorpora en su interior, así como a sus actuadores, si juntamos todo lo mencionado anteriormente, obtenemos una prótesis de buen precio, buena funcionalidad y de fácil personalización.

Objetivo principal

Para poder obtener lo que se quiere, primero se debe de empezar por el diseño de los dedos de la mano, para lograr esto se empieza investigando sobre el movimiento natural de los dedos, y sus diferentes grados de libertad con los que cuenta, una vez obtenidos estos datos se procede con el diseño en el software SolidWorks, en el cual será modelado en 3D para en pasos adelantes se pueda lograr un ensamble, cuyo propósito aparte de poder imprimirlos en 3D será el de simularlo para verificar el correcto funcionamiento de los dedos, una vez  finalizado esa parte, se continua con el diseño de la palma de la mano, teniendo esto se ensambla todo para verificar, si es exitoso, se procede a imprimirlo.

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