Adquisición de datos, filtrado y control de una prótesis biónica de mano de bajo coste basada en el robot InMoov

Abstract

El proyecto Adquisición de datos, filtrado y control de una prótesis biónica de mano de bajo coste basada en el robot InMoov consiste en el montaje y prueba de una prótesis de mano, cuyo modelo es el conjunto mano-muñeca-antebrazo del robot InMoov. Para conseguir dicho objetivo será necesario atender a cuatro bloques: En primer lugar, se realizará la impresión 3D y posterior ensamblaje de las piezas que componen la prótesis, así como los servomotores e hilos de alta resistencia para su accionamiento. En segundo lugar, se procederá a la adquisición de datos procedentes de los músculos con el uso de sensores de electromiografía (EMG) de bajo coste, en concreto se usarán dos de ellos, uno para recibir la señal de los dedos pulgar, índice y corazón (lado derecho), y el otro para los dedos meñique y anular (lado izquierdo). A continuación, se estudiará y diseñará un filtro para suavizar la señal obtenida por los sensores ya que ésta presenta ruido que hace imposible trabajar con ella. El filtro escogido para tal propósito es un filtro de Kalman. Posteriormente, se diseñará el control de la prótesis (todo o nada) teniendo tres funciones: control del lado derecho, del lado izquierdo y de la mano al completo. Por último, se aplicará un símil sencillo del Protocolo de Evaluación Antropomórfica de la Mano (AHAP, Anthropomorphic Hand Assessment Protocol) para evaluar la validez de la mano robótica como prótesis, realizando distintos tipos de agarres con objetos comunes.

The project Data Acquisition, Filtering and Control of a Low Cost Handheld Bionic Prosthesis Based on the InMoov Robot consists of the assembly and testing of a hand prosthesis, the model of which is based on the hand-wrist-forearm set of the InMoov robot. To achieve this objective, it will be necessary to attend to four objectives: First, the 3D printing and subsequent assembly of the parts that make up the prosthesis will be carried out, as well as the servomotors and high-resistance threads for their operation. Second, data will be acquired from the muscles with the use of low-cost electromyography (EMG) sensors. Specifically, two of them will be used, one to receive the signal from the thumb, index and heart fingers (right side), and the other for the little and ring fingers (left side). Next, a filter will be studied and designed to smooth out the signal obtained by the sensors since it presents noise that makes it impossible to work with it. The filter chosen for this purpose is a Kalman filter. Subsequently, the control of the prosthesis (all or nothing) will be designed to have three functions: control of the right side, the left side and the entire hand. Finally, a simple simile of the Protocol for the Anthropomorphic Evaluation of the Hand (AHAP) will be applied to evaluate the validity of the robotic hand as a prosthesis, performing different types of grips with common objects.