Acondicionamiento, montaje y optimización de modelo de prótesis de mano actuada

Abstract

Este proyecto versa sobre la construcción de una prótesis de mano funcional a partir del diseño realizado por Alicia Martínez-Pais González en su Trabajo de Fin de Máster “Diseño mecánico de una prótesis mioeléctrica de la mano humana”. Primero se hará un breve recorrido de la historia de estas, sentando las bases para poder entender mejor todo lo que vendrá después. De cara a tener una visión amplia de con lo que vamos a trabajar, se analiza el modelo mecánico de una mano humana, y a continuación se explican los fundamentos de la impresión 3D, describiendo las impresoras utilizadas y los materiales y configuraciones empleados. La prótesis será impresa usando ácido poliláctico para las partes rígidas y Filaflex para las elásticas. Posteriormente se evalua el modelo de prótesis dado, yendo grupo por grupo de piezas. Tras la primera impresión se decidió hacer modificaciones para optimizar el funcionamiento de esta, cambiando las falanges para que fueran más robustas y girasen mejor entre ellas, variando las uniones entre los dedos y la palma para dotar de mayor recorrido a los dedos y por último añadiendo elementos al interior de la palma y el antebrazo que propiciasen que los componentes necesarios para el accionamiento pudiesen estar alojados de manera correcta. A continuación, se habla sobre estos componentes. Necesitaremos una batería y un regulador de tensión para la alimentación del proyecto, un procesador anexado a una placa que pueda correr el código y dar órdenes a los actuadores y servomotores que muevan los dedos mediante hilos de Nylon. Además, se integra junto con el proyecto de Andrés Martínez Silva, “Fundamentos de diseño e interfaz de control FMG de una prótesis de mano basada en la generación de agarres”, de tal manera que usando su sistema de detección de agarres empleando sensores de fuerza en un brazo humano se pueda mover la prótesis. Finalmente, se muestra el presupuesto del trabajo. Se sacan las conclusiones pertinentes del proyecto de manera global y se describen cuáles serían las líneas de actuación para este proyecto en el futuro, añadiendo mejoras que harán la prótesis un mejor producto final como incorporar realimentación de la fuerza con la que se está ejerciendo el agarre gracias a sensores de presión o protegiendo la batería con las adiciones correctas.

This project is about the assembly of a functional hand prosthesis from the design made by Alicia Martínez-Pais González for her Master’s End Project “Diseño mecánico de una prótesis mioeléctrica de la mano humana”. Firstly, a brief travel through the history of prosthesis will be made, laying the foundation for what will come later. In order to have a broad vision of what we are going to work with, the mechanical model of a human hand is analyzed, to go on with the explanation of the fundamentals of 3D printing, describing the used printers and the materials and configurations utilized. The prosthesis will be printed with polylactic acid for its rigid parts and Filaflex for the elastic ones. Subsequently the prosthesis model given is evaluated, group of pieces by group of pieces. After the initial printing the decisition of making modifications to optimize the functioning of the prosthesis was made, changing the phalanges making them more robust, varying the unions between the fingers and the palm to gift the fingers a longer travel and lastly adding inside the palm and forearm the needed elements that provide the driving components the security to be correctly accomodated. The required components to actuate the prosthesis are enumerated next. A battery and a voltage regulator will be needed to provide the power supply, a processor inserted in a board which can run the code and give instructions to the actuators, and servomotors which move the fingers using nylon thread. Additionally, the work is integrated with Andres Martínez Silva’s project, “Fundamentos de diseño e interfaz de control FMG de una prótesis de mano basada en la generación de agarres”, using his grip detection system based on force sensors displaced on an human arm to move the prosthesis. Finally, the budget of the project is shown. Pertinent global conclusions are drawn and the future work for this design is detailed, adding improvements that will make the prosthesis a better final product, like incorporating feedback of the force that the grip is making thanks to force sensors or protecting the battery with the correct adittions.