Exoesqueleto Julian

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Jefe de proyecto

Maker Image Profile
Castillo Angela
Angela.jpg

Desarrolladores

Maker Foto
Daniela Arboleda
Br 623750 photo.jpg
Maker Foto
Bustos Fabian
Fabian.jpg

Presentacion

Julian Angela.jpg

Julian Castillo es un niño de 11 años y habita en la ciudad de Bogota, en el pasado ha sido beneficiario de la fundación con una protesis mecanica personalizada con motivo del superheroe Batman, ha utilizado tambien un exoesqueleto desarrollado por su tía Angela en compañía de la fundación M3D. En este proyecto se desarrollará una prótesis mioeléctrica para su brazo derecho, la cual le servirá para mejorar su movilidad y será la plataforma de entrenamiento para futuras prótesis mas avanzadas.

Recursos

Para llevar a cabo la producción de esta solución se deben tener en cuenta los siguientes perfiles profesionales y el tiempo requerido para hacer entrega de la prótesis en un tiempo no mayor a 2 semanas.

  • Psicólogo 2 horas x semana
  • Fisioterapeuta 2 horas x semana
  • Ingeniero Mecatrónico 6 horas x semana
  • Ingeniero Electrónico 6 horas x semana
  • Diseñador Industrial 8 horas x semana
  • Artista Gráfico 4 horas x semana

Diseño y planos

Etapas

Evaluación Psicológica

  • Julian es un chico muy inteligente y apasionado por los videojuegos, su favorito es Halo y ha elegido al personaje principal del videojuego como inspiración para su nueva prótesis.

Evaluación Antropométrica

El caso de Julian se trata de una simbraquidactilia leve la cual es una malformación congénita donde los dedos de la mano se desarrollan poco aunque presentan movilidad.


Diseño de Extremidad

El modelo tridimensional de la extremidad se realizó en el software FUSION 360 utilizando imagenes de fondo como referencia de la vista frontal y lateral de la extremidad, de este modo se obtuvo una version digitalizada del muñon, con este modelo de base se construye la estructura de la prótesis teniendo en cuenta los volumenes que ocupan los componentes mecánicos y el circuito electrónico dentro de la misma,

Diseño de Prótesis

Se ha descargado de la pagina Thingiverse un modelo completo del personaje de videojuego Halo escojido por el beneficiario, de este modelo se ha tomado la parte que va desde el codo hasta la muñeca para hacer un bosquejo del resultado final, ya que esta malla basica posee bajo nivel de poligonos y debido a varias modificaciones ha perdido su forma, se ha construido un brazo nuevo con curvas mejor definidas, con los espacios y divisiones pensados para alojar los mecanismos y circuitos funcionales.

Analisis Mecánico

Esta protesis sera de algun modo una extensión articulada del brazo, tendra 5 dedos como una mano normal. El movimiento de los dedos se ejecutara por medio de un actuador lineal que se compone de un tornillo impulsado por un micromotor DC de alto torque, este tornillo hace desplazar una pieza metálica que sostiene los hilos hasta los dedos, este mecanismo se ha elegido por su rapida ejecución de movimientos y la fuerza que puede ejercer en los dedos de la mano, lo que puede presentar un agarre y desempeño mejorados, comparado con los servos convencionales que por su diseño y limitaciones mecánicas han sido descartados de este modelo de prótesis.

En la imagen anterior se pueden observar los diferentes agarres que realiza la mano humana, que son necesarios para desarrollar distintas tareas cotidianas. La prótesis permitirá que el paciente pueda desarrollar estos diferentes movimientos para una mayor comodidad e independencia, estos agarres se ejecutarán mediante diferentes circuitos que se activan en el momento que el beneficiario lo desee.

Análisis electrónico

Teniendo en cuenta que el beneficiario posee movimiento en la muñeca se seleccionó como dispositivo de control de la protesis un sensor resistivo de fuerza que nos da una resolución de 1023 niveles de sensibilidad, utilizando filtros estos niveles se pueden utilizar para multiples movimientos dependiendo de los actuadores y la configuración de estos, inicialmente la prótesis debe abrir y cerrar la mano al poner o quitar la presión del sensor tal como se ha implementado en el proyecto Prótesis con Rotación de Muñeca [1] de Miguel Durán.

En las siguientes imágenes se puede observar circuito final esquemático y en pcb del prototipo de la mano, esta compuesto por diferentes componentes tales como una galga, Arduino nano, L293D, resistencia de 10k, endsstop que funcionan como un switch, adicionalmente se hace uso de un motor dc.

A lo largo del proceso se decidió realizar el circuito en una pcb ya que de esta forma las conexiones entre los elementos electrónicos es mas segura, ademas de que su tamaño disminuyen gran medida y es de mayor facilidad para adecuarla a la pieza de la prótesis.

Impresión 3D

En las partes estructurales y funcionales de este modelo de protesis se utilizaran materiales rigidos y flexibles impresos en 3D, para la seccion del brazo y la palma se utilzará plastico PLA impreso con densidad de 40% a una resolución de 0.2mm, en el caso de los dedos se utilizara polimero flexible Ninja Flex que le dara a los dedos su propiedad elástica y mejorara el agarre de objetos en la ejecución de las tareas.


PostProceso y Ensamble

Despues de la impresión de las piezas se dara un tratamiento a los modelos para alisar la textura de la superficie, para hacer el modelo mas realista utilizaremos pinturas en spray con los colores del personaje que el benficiario ha elegido.

Actividades

Reportes y TS Septiembre 2019

Miércoles 11 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Impresión final del dedo corazón. Se volvió a realizar la impresión de mano y se actualizó de la wiki 6 Horas 18 TS
Fabian Bustos Impresión final del dedo corazón. Se volvió a realizar la impresión de mano x Horas x TS

TODO: Queda pendiente la compra de los fingertips para los dedos de la mano

Martes 10 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Se realizó el circuito esquematico y circuito en pcb 4 Horas 12 TS
Fabian Bustos Impresión final del dedo meñique 8 Horas 24 TS

TODO: Queda pendiente la compra de los fingertips para los dedos de la mano

Lunes 9 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda impresión de dedos 3 Horas 9 TS
Miguel Duran impresión de dedos 3 Horas 9 TS
Fabian Bustos Impresión de dedos 4 Horas 12 TS


Sabado 7 Descripción Tiempo TS


Fabian Bustos Impresión de dedos y ajuste de medidas al modelo 3D 6 Horas 18 TS

TODO: Queda pendiente la compra de los fingertips para los dedos de la mano [2].


Viernes 6 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Impresión de dedos y decoración 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Impresión de dedos y decoración 4 Horas 12 TS

TODO: Queda pendiente la compra de los fingertips para los dedos de la mano [3].


Jueves 5 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Impresión de dedos, palma de la mano y decoraciones 6 Horas 18 TS
Fabian Bustos Impresión de dedos y palma de la mano 6 Horas 18 TS

TODO: Queda pendiente la compra de los fingertips para los dedos de la mano [4].


Miercoles 4 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Impresión de dedos, palma de la mano y decoraciones, se realizaron algunas modificacones 6 Horas 18 TS
Fabian Bustos Impresión de dedos y palma de la mano 6 Horas 18 TS

TODO: Queda pendiente la compra de los fingertips para los dedos de la mano [5].


Martes 3 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Prueba de impresión de dedos 6 Horas 18 TS
Fabian Bustos Prueba impresión de dedos 6 Horas 18 TS

TODO: Retoque de detalles en la palma y dedos, impresión de la mano

Lunes 2 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Pruebas de impresión del dedo meñique 3 Horas 9 TS
Fabian Bustos Pruebas de impresión del dedo meñique 3 Horas 12 TS

TODO: Retoque de detalles en la palma y dedos, impresión de la mano

Reportes y TS Agosto 2019

Sabado 31 Descripción Tiempo TS


Fabian Bustos Integración de los elementos mecánicos en el modelo de la prótesis 4 Horas 12 TS


Viernes 30 Descripción Tiempo TS


Fabian Bustos Integración de los elementos mecánicos en el modelo de la prótesis 4 Horas 12 TS
Jueves 29 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda En el día de hoy se hicieron las pruebas de impresión de dos dedos de la mano 6 Horas 18 TS

Comentarios: Se imprimieron dos dedos de prueba con problemas de baja calidad en la textura. TODO: Probar diferentes configuraciones de impresión para lograr el mejor resultado posible.

Miércoles 28 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Se empezó a trabajar en el nuevo modelo de la mano, se desarrollaron algunas modificaciones 6 Horas 18 TS
Fabian Bustos Se empezó a trabajar en el nuevo modelo de la mano, se desarrollaron algunas modificaciones 4 Horas 12 TS
Martes 27 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Se considera el cambio del modelo de la mano por problemas de incompatibilidad entre las mallas. 3 Horas 9 TS
Fabian Bustos Se considera el cambio del modelo de la mano por problemas de incompatibilidad entre las mallas. 4 Horas 12 TS


Lunes 26 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Construcción de los conductos internos para los hilos de la mano protésica 3 Horas 9 TS
Fabian Bustos Construcción de los conductos internos para los hilos de la mano protésica 4 Horas 12 TS



viernes 23 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Modificaciones a la unión entre la mano y el brazo de la prótesis 5 Horas 15 TS
Fabian Bustos Modificaciones a la unión entre la mano y el brazo de la prótesis 4 Horas 12 TS



jueves 22 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Análisis de uso de la prótesis 2 Horas 6 TS
Fabian Bustos Análisis de uso de la prótesis 4 Horas 12 TS


Miércoles 21 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Se termino de realizar las decoraciones y algunas reestructuraciones de la mano del prototipo de Halo 5 Horas 15 TS
Fabian Bustos Investigación sobre materiales para el Socket de la prótesis 4 Horas 12 TS


Jueves 15 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Se llevaron acabo algunas correcciones a los elementos realizados el día anterior, ya que presentaron errores al unir todos los cuerpos del objeto. 5 Horas 15 TS
Fabian Bustos Programación del firmware de la prótesis 4 Horas 12 TS


Miércoles 14 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Se desarrollaron las decoraciones que se ubican en la mano acorde a las peticiones del beneficiario. . 6 Horas 18 TS
Fabian Bustos Programación del firmware de la prótesis 4 Horas 12 TS
Comentario:  Solo se pudo terminar un dedo, ya que se presentaron diferentes complicaciones con el diseño.  
Martes 13 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda En esta parte del proceso se realizó diferentes modificaciones a los diseños establecidos anteriormente con el fin de brindar una mayor comodidad al beneficiario. 3 Horas 9 TS
Fabian Bustos Modelado de la tapa que cubre la extremidad sobre la palma 5 Horas 15 TS


Lunes 12 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Para la segunda parte de este proceso, se uso como guía un archivo descargado de Thingiverse al cual se le realizaron algunas modificaciones a la estructura de Halo, tales como la eliminación de algunas partes sobrantes del modelo, ajustar las medidas según el socket diseñado, convertirlo a un modelo solido y volver a estructurar el área de la mano para adaptarla a la del paciente. 3 Horas 9 TS
Fabian Bustos Modificación de la palma de la protesis para que se acople a la forma de la extremidad 4 Horas 12 TS


Viernes 9 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Se ha hecho el modelo 3D de la palma de la mano en Rhinoceros 6 Horas 18 TS
Fabian Bustos Montaje del prototipo del actuador mecánico que moverá los dedos en la prótesis 5 horas 15 TS
TODO: Modelado de los dedos de la mano protésica  
Jueves 8 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Se ha hecho el modelo 3D de la palma de la mano en Rhinoceros 6 Horas 18 TS
Fabian Bustos Montaje del prototipo del actuador mecánico que moverá los dedos en la prótesis 5 horas 15 TS
TODO: Modelado de los dedos de la mano protésica   


Miercoles 7 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Se han utilizado las medidas tomadas en la evaluación antropométrica para escalar la extremidad al tamaño real y asi trabajar sobre ella el diseño de la protesis 3 Horas 9 TS
Fabian Bustos Modelado básico de la prótesis teniendo en cuenta los componentes mecánicos y electrónicos 3 horas 9 TS
TODO:Modelado basico de la mano protésica   


Martes 6 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Diseño de los dedos de la extremidad 8 Horas 24 TS
Fabian Bustos Modelado basico de la prótesis teniendo en cuenta los componentes mecánicos y electrónicos 4 horas 12 TS
TODO: Escalado de la extremidad a tamaño real Commentarios: Hemos seleccionado el software Rhinoceros para continuar el diseño ya que Fusion 360 no funciona muy bien a causa de la conexion a internet


Lunes 5 Descripción Tiempo TS
Daniela Arboleda Se ha hecho el modelo tridimensional de la extremidad en el sofware FUSION 360 6 Horas 18 TS
Fabian Bustos Modelado basico de la prótesis teniendo en cuenta las medidas del brazo izquierdo 4 horas 12 TS
TODO: Diseño de los dedos de la extremidad. Comentarios: Hemos tenido dificultad con el software Fusion 360 funciona online y la conexión a internet es de mala calidad.