Diseño Y Construccion De Protesis De Una Mano Robotica

Diseño y construcción de la prótesis robótica de mano

Según censo realizado por el departamento nacional de estadística (DANE), en el año de 2005, en Colombia existen alrededor de 385, 000 personas con algún tipo de discapacidad en sus miembros superiores. Esta discapacidad tiene su origen en la ausencia total o parcial de ambas manos, según estudios realizados por los Estados Unidos de Norteamérica el 70% de los amputados de las manos de ese país utilizan como dispositivo simples ganchos como solución a su problema.

A diferencia de los ganchos pasivos, las prótesismíoeléctricas permiten al paciente mover una mano mecánica con un grado de funcionalidad, diseñada con diversos sensores lo cual permite devolver lo cual permite devolver al paciente parte del desempeño perdido, una de la solución que se ha diseñado es la construcción de la mano robótica.

Por otro lado sus principales diseños son: Stanford/jpl (Mason y Salisbury, 1985), la mano Utah/MIT (Bennett y Hollerbach, 1990), la mano TUAT/Karlruhe (fukaya, 2000), la mano Robonaut (Martin, 2004), la mano ultraliviana de Schulz (Schulz, 2005), y la mano DRL (Liu Fan y Chen, 2008).

Arquitectura de la prótesis

De acuerdo con los estudios hechos (Guzmán y Torres, 2008) se determinaron los movimientos más comunes realizados por una mano humana en diversas tareas de una mano humana. Esto les permitió diseñar una prótesis funcional de tres dedos (medio, índice, pulgar) cada uno con tres grados de libertad implementados con articulaciones toroides. Lo cual al final llevar los dedos anular y meñique, con esta estructura de tres dedos se lograra movimientos funcionales más utilizados que son agarres de pinza, cilíndrico, esférico, palmar, lateral y gancho.

Modelo de la prótesis

El modelo geométrico de la mano permite encontrar la relación entre la palma y la punta de cada dedo, la matriz que permite transformar el sistema de referencia en fórmulas matemáticas, la cinemática de cada dedo está constituida por las siguientes articulaciones:

Articulaciónmetacarpo falángicas (MCP): el actuador está integrado en la palma y transmite el movimiento a través de un mecanismo de piñones y permite extensión y flexión de la falinge.

Articulación interfalangica proximal (PIP): se utiliza el mismo esquema mecánico de la articulación MCP.

Articulación interfalangica distal (DIP): se implementó una transmisión con una banda conectada desde la falange proximal a la falange distal y restitución por soporte.

Diseño de la prótesis

Los principales parámetros son funcionalidad, simetría corporal y peso, para obtener una prótesis simple con gran destreza y adaptación se utilizaron micro motores HP Pololu con caja reductora en las articulaciones MCP y PIP y una transmisión con banda en DIP. Este esquema de diseños de dedos independientes articulados permite un cierre más ajustado alrededor del objeto.

Sensores de posición y de fuerza

Una de las acciones que integran la actividad motora y sensorial de agarrar algo con la mano. La fuerza que se emplea al sujetar un objeto está basada por la información táctil (textura, precisión y deslizamiento) en contacto con el objeto y de esta forma se ejerce la fuerza necesaria para sostenerlo sin que se resbale y sin aplicar fuerza desmedida.

Se implementó un sistema para medir la posición de la articulación por medio de sensores de efecto y un imán, colocados en cada articulación activa de la mano. Estos sensores son de reducido tamaño, en cada dedo estos sensores se colocaron en la falinge metacarpianay proximal y los imanes se colocaron en las articulaciones móviles.

La construcción del prototipo permitió validar los movimientos de agarre diseñados y probadas en simulación,

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