Protesis mioelectricas para mano

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               MORELIA, MICHOACÁN                                                     (16/05/2023)

Resumen

Actualmente en la industria existen infinidad de prótesis de todo tipo los cuales cumplen funciones muy específicas dependiendo el sector donde se estén utilizando, pero en su mayoría su sistema de funcionamiento es el mismo y sus precios varían dependiendo el material con el que son fabricados así como la función que van a desempeñar ya que si hablamos de prótesis mioeléctricas que funcionales necesitaran más o menos componentes dependiendo el peso de los objetos que tenga que levantar lo cual hace que su costo sea mayor o menor.

En el presente proyecto se pretende diseñar y construir una prótesis mioeléctrica para la manipulación de objetos con la finalidad de generar nueva información, así como un diseño el cual pueda ser usado en proyectos más complejos.

Para el proceso de elaboración de esta prótesis mioeléctrica se utilizarán softwares especializados tanto en el diseño como en la simulación del comportamiento de la prótesis, dentro de los componentes que se implementaran en el prototipo son una placa Arduino UNO, servomotores, potenciómetros, leds etc y para la programación del mismo se desarrollará un código mediante el software Arduino IDE.

Introducción

En la actualidad las prótesis mioelectricas son cada vez más comunes ya que brindan un mayor grado de estética, así como un porcentaje muy grande de precisión y fuerza que las prótesis convencionales, en este tipo de prótesis su funcionamiento se basa en la obtención de señales musculares las cuales se pueden obtener mediante electrodos que permiten obtener la señal la cual es amplificada, procesada y filtrada al control para el manejo de la prótesis mioelectrica.

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Figura 1. Mano de hierro fabricada en el siglo XVI

En la figura 1 tenemos una de las primeras prótesis la cual se diseño a principios del siglo XVI, está prótesis estaba hecha de acero en la cual los dedos estaban articulados y podían cerrarse, pero esto solo era para dar la apariencia de una mano ya que el usuario no tendría control sobre ninguna parte de la prótesis.

Con el paso del tiempo estas fueron evolucionando y fueron surgiendo prótesis en las cuales ya podíamos observar el mecanismo de pinza donde las mas abstractas funcionaban con una especie de arnés que iba desde el hombro a la cadera el hacia que cuando la persona girara un poco la cadera hacía que la prótesis se abriera y cerrara para así poder sostener objetos.

Actualmente ya existen prótesis muy sofisticadas como la prótesis biónica de CyberHand es una con tecnología moderna y costosa, ya que se conecta los electrodos de la prótesis a las terminaciones nerviosas de la mano de la persona amputada mediante una cirugía permitiéndole recoger la información del cerebro mediante sensores, es por ello que al paciente con amputación puede sentir la presión y la temperatura a la que está sometida la prótesis.[pic 17]

Figura 2. Prótesis CyberHand

Planteamiento

Hoy en día existen varias alternativas paras las personas que llegan a perder un brazo puedan reemplazarlo ya sea con prótesis mioeléctricas o con alguna prótesis de mano cosmética es decir si movimiento o alguna otra prótesis que realice algunas de las funciones del miembro perdido el problema es que muchas de estas prótesis carecen de ciertas funciones esenciales y también llegan a ser de un precio muy alto lo cual para muchas personas es imposible de pagar  e incluso estas prótesis de alto precio tienen una funcionalidad limitada muchas de ellas no tienen suficiente fuerza para realizar actividades de la vida cotidiana.

Objetivos

Objetivo General:  Diseñar una prótesis para mano funcional que pueda imitar el comportamiento de una mano, así como agarrar objetos utilizando las señales mioeléctricas del brazo para controlar la prótesis.

Objetivos Específicos:

• Diseño de la prótesis mediante el programa de diseño SolidWorks
• Fabricación de un prototipo funcional
• Implementación de un sistema mioeléctrico y sistema sensorial.
• Lograr que su fabricación sea de bajo costo

Justificación

Un porcentaje alto de personas carecen de alguna de sus extremidades ya sea de nacimiento o a causa de algún accidente lo cual hace que no puedan realizar varias de las actividades de su vida cotidiana, actualmente se han desarrollado prótesis muy avanzadas que permiten que el usuario pueda recuperar varias de las funciones de la extremidad que perdió, pero estas prótesis pueden llegar a costar hasta $180,000 pesos precio el cual no permite que muchas personas puedan adquirir una, entonces la fabricación de una prótesis mediante impresión 3D es una alternativa para personas que necesitan una adaptándose a su presupuesto y a sus necesidades en general.

Marco Teórico

1.- Sensores Mioeléctrico

Para el sistema mioeléctrico encargado de recibir las señales del usuario para que puedan ser usadas para controlar los sistemas de actuación se decidió usar el sensor muscular Myoware, este es uno de los muchos sensores electromiográficos disponibles en el mercado que cuentan con la función de leer las señales mioeléctricas. Este sensor muscular mide la actividad eléctrica de los músculos, entrega como salida un voltaje dependiendo de la actividad del músculo que se está flexionando, esta placa actúa midiendo la actividad eléctrica filtrada y rectificada de un músculo teniendo como salida de 0 a VS Voltios dependiendo de la cantidad de actividad en el músculo seleccionado, donde Vs significa el voltaje de la fuente de energía. El sensor se conecta al usuario a través de tres electrodos que se pueden colocar directamente en la placa o también si la persona no le queda se puede colocar un cable de extensión para que se tenga más espacio para colocarse en una persona. Cuando se conecta la placa al usuario los 3 electrodos deben ser conectados en puntos específicos para su correcto funcionamiento, el electrodo central debe ser colocado en el punto central del músculo donde se enfoca la mayor cantidad de actividad muscular al flexionar, el segundo electrodo se debe colocar al final de esta sección muscular particularmente donde se puede notar que el músculo ya no es tan visible y por último el tercer electrodo conocido como el electrodo de referencia este electrodo debe ser colocado en un punto lejano al punto donde se encuentran los dos primeros electrodos como la parte con más hueso como el codo o un músculo alejado, este electrodo se podría considerar como la tierra de la placa Myoware.

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