Diseño y construcción de una prótesis mioeléctrica antropomorfa con agarre de fuerza de bajo costo para mano en niños

Abstract

En esta investigación se realizó con el fin de reducir una de las brechas de la inclusión, la discapacidad de miembro superior en niños, esto se logró mediante el diseño, desarrollo y construcción de un prototipo funcional antropomorfo de mano en niños; como primer punto se ha elaborado el estudio de diversas prótesis que se encuentran en el mercado con el fin de obtener el principio de funcionamiento de estas, como sus requerimientos mecatrónicos, apariencia, materiales y funcionalidad. También se realiza la investigación de las distintas actividades a las que es sometido un niño en etapa escolar, encontrando así los requerimientos del paciente. Como siguiente punto se realiza un estudio de la mano humana, sus tipos agarres, movimientos y su antropometría con el fin de un desarrollo óptimo en el diseño y fabricación aditiva de la prótesis. También se realiza una clasificación de los diferentes tipos de manufactura aditiva existente, el acondicionamiento de las señales electromiográficas en las prótesis EMG, los tipos de actuadores eléctricos en prótesis mioeléctricas y sus sistemas de transmisión. A continuación, por medio de una matriz morfológica se han seleccionado las alternativas para los materiales y componentes a usar en la prótesis. Posteriormente la solución de diseño obtenida se modela dinámicamente para hallar el torque necesario de los servomotores que la accionarán, junto a ello se simula en el software de diseño 3D SolidWorks, con el fin de validar su comportamiento mediante una simulación de caída no lineal. Asimismo, una vez validado se lleva a manufacturar por medio de una impresora 3D y se efectúa su montaje. Finalizada la parte mecánica, se realizó el cálculo para determinar la corriente máxima de nuestros componentes electrónicos, así mismo también se determinó el valor óptimo de nuestra resistencia para una salida de 5v en alimentación de nuestros servomotores. Seguido a ello, se realizó el diseño y construcción de la PCB en el software Eagle. Por último, se realiza un manual de uso, un protocolo de pruebas de funcionamiento y un estudio económico de la prótesis obteniendo de esto las conclusiones y los trabajos futuros.