SISTEMA ELECTROMECÁNICO DE BAJO COSTO CONTROLADO POR MOVIMIENTO PROPIO DE BRAZO Y CODO, IMPLEMENTADO EN PRÓTESIS DE EXTREMIDAD SUPERIOR IMPRESA EN 3D

SISTEMA ELECTROMECÁNICO DE BAJO COSTO CONTROLADO POR MOVIMIENTO PROPIO DE BRAZO Y CODO, IMPLEMENTADO EN PRÓTESIS DE EXTREMIDAD SUPERIOR IMPRESA EN 3D

OSCAR FERNANDO ROSERO MORILLO

YURANI ESTEFANIA RUIZ NATES

INSTITUCIÓN UNIVERSITARIA CESMAG

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA

SAN JUAN DE PASTO

2018

SISTEMA ELECTROMECÁNICO DE BAJO COSTO CONTROLADO POR MOVIMIENTO PROPIO DE BRAZO Y CODO, IMPLEMENTADO EN PRÓTESIS DE EXTREMIDAD SUPERIOR IMPRESA EN 3D

                        OSCAR FERNANDO ROSERO MORILLO

YURANI ESTEFANIA RUIZ NATES

Propuesta de trabajo de grado presentada al Comité Curricular del Programa de Ingeniería Electrónica

INSTITUCIÓN UNIVERSITARIA CESMAG

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA

SAN JUAN DE PASTO

2018

Contenido

Presentación        5

1.        Problema de investigación        6

1.1        Objeto o tema        6

1.2        Área de investigación        6

1.3        Línea de investigación        6

1.4        Descripción del problema        6

1.5        Formulación del problema        7

1.6        Objetivos        7

1.6.1        Objetivo general.        7

1.6.2        Objetivos específicos.        8

1.7        Justificación        8

1.8        Viabilidad        9

1.9        Delimitaciones        9

2.        Metodología        10

2.1        Objetivos y Actividades        10

3.        Recursos        12

3.1        Talento Humano        12

3.2        Recursos físicos        12

3.3        Presupuesto        13

3.4        Financiación        13

3.5        Cronograma de actividades        14

Referencias        15

Presentación

A continuación se presenta una propuesta de diseño de un sistema electromecánico de bajo costo que sea controlado por los movimientos propios de brazo-codo a través de la medición electrónica con sensores de presión y fuerza que regulan el accionamiento de la prótesis completa para extremidades superiores, esto mediante un sistema mecánico de poleas e hilos de sujeción fabricados a base de nylon que suplantan los tendones de una mano real, realizando funciones prácticas de apertura, cierre, agarres prensiles y levantamiento liviano de objetos, este sistema se desea implementar en una prótesis para miembros superiores  impresa con tecnología 3D, en base a materiales como el ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) y el PLA (Ácido Polilàctico).

Con el fin de mejorar la calidad de vida de las personas carentes de miembros superiores se plantea un diseño de un sistema electromecánico de bajo costo implementado en una prótesis para extremidades superiores que suplante en acciones básicas el movimiento de una  mano humana natural; este sistema es una red electrónica que enlaza sensores de presión y fuerza junto a un software estructurado por algoritmos de control y amplificación de señales sensadas en base al movimiento de brazo-codo del paciente, todo lo anterior acoplado a un sistema mecánico que proporciona libertad de movimiento gracias a la transmisión de los engranajes y poleas conectados a los motores paso a paso, satisfaciendo las funciones previamente programadas para el funcionamiento óptimo de la prótesis en su totalidad.

Concretamente con esta propuesta se permite el acceso de una  prótesis de bajo costo y eficaz funcionalmente a la población de Nariño del sector rural y urbano, que carezcan de miembros superiores por alguna causa congénita, enfermedad degenerativa o accidente, recuperando en parte sus aspectos emocionales positivamente, ya que la prótesis completa cubre necesidades físicas básicas,  sintiéndose personas activas y útiles para sí mismo y la sociedad.

1. Problema de investigación

1. Objeto o tema

Sistema electromecánico controlado mediante los movimientos propios de brazo y codo detectados por sensores de presión, implementado en un modelo de prótesis de extremidades superiores impresas en 3D.

1. Área de investigación

SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL: El área de sistemas de automatización y control de la Institución Universitaria CESMAG desarrolla procesos investigativos orientados al modelamiento, simulación, diseño, desarrollo y evaluación de algoritmos de control, sistemas de control, sistemas inteligentes, control de procesos industriales, sistemas embebidos, acondicionamiento y procesamiento de señales, robótica, domótica e inteligencia artificial.

1. Línea de investigación

BIOMETRÍA: La línea de investigación en biometría hace referencia a la identificación medición y análisis de las características fisiológicas (morfología de las manos, huellas digitales, iris en los ojos) y de comportamiento (forma de caminar, forma de teclear) de un individuo a través del uso combinado de sistemas hardware y software.

1. Descripción del problema

Cuando se piensa en la idea de la perfección del cuerpo humano, inmediatamente se reconsidera la estructura física tan completa de la que está provisto, todas las partes se ajustan para una completa movilidad; justamente las extremidades superiores tienen mucha importancia a la hora de la ejecución de actividades diarias que cada persona naturalmente está acostumbrada a hacer, lamentablemente por accidentes, enfermedades degenerativas o causas congénitas, las personas no cuentan con alguna o varias de estas, en este aspecto es claro que la carencia de una extremidad superior para una persona es signo frecuente de trauma, debilidad emocional y social dadas las circunstancias físicas adyacentes a su discapacidad. De tal manera que a lo largo del tiempo se ha intentado diseñar unidades artificiales, supliendo la falta de la extremidad pérdida por algún dispositivo protésico que reemplace o sea capaz de generar funciones como si fuera una parte real del cuerpo; dando una mirada a los avances en este campo, las prótesis actuales, han tenido una mejora funcional y estética para el paciente, con uso de sensores electrónicos y partes móviles se ha podido incrementar en cierto medida los adelantos tecnológicos ante esta situación, además las nuevas tecnologías como lo es la impresión 3D, han permitido diseñar e imprimir prótesis ligeras en peso y mecánicamente funcionales en acciones básicas, sin embargo con cada avance logrado también se ha  aumentado el costo económico de las prótesis existentes, por tanto muchos de los pacientes se ven afectados por el coste de la prótesis funcional además de la poca adaptabilidad ante el nuevo dispositivo protésico y se opta por prótesis pasivas que solo suplantan estéticamente la parte faltante, pero que no cubren aspectos funcionales básicos de una mano real, tales como apertura, cierre, levantamiento de objetos, por ello se necesita suplir estas necesidades en un solo diseño electromecánico completo que sea implementado en una prótesis impresa en tecnología 3D que sea capaz de generar funciones de agarre de objetos, al mismo tiempo que pueda sostenerlos por corto, mediano y largo plazo, además de otorgar el movimiento de apertura y cierre de la parte de la mano protésica,  simulando la funcionalidad cuasi real de una mano natural, de la misma manera  se evalúa el bajo costo de una prótesis electromecánica con estas funciones.

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