Difference between revisions of "Protesis de codo Carolina Huertas"

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| [[Fabian Bustos]] <br>(Diseño Electrónico, Mecánico y Programación)|| [[File:Fabian.jpg|Fabian.jpg]]
 
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[[File:Valentina Suárez.jpg|150px|centrar]]
 
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[[File:Foto Afgano JAG.jpg]]
 
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== Etapas ==
 
== Etapas ==
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=== Evaluación Psicológica ===
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=== Objetivos ===
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[[File: Medidas carolina huertas.png|550px|thumb]]
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*El presente proyecto se enfoca en realizar una prótesis de miembro superior trans-humeral (a nivel medio del brazo) para la beneficiaria Carolina Huertas de 26 años que habita en la ciudad de Tunja, en la entrevista ella expresa su necesidad de una mano fuerte y que le genere confianza a la hora de tomar objetos de peso mediano, entre los usos cotidianos que podría tener la prótesis se contempla el uso de la bicicleta
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=== Requerimientos ===
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*Implementar materiales que permitan el uso seguro de la cicla.
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*Voltaje de trabajo máximo de 24V .
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*Realizar una respuesta rápida en movimientos (Codo-Mano) programados en la tarjeta electrónica.
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*Movimiento independiente de cada motor mediante señal del usuario.
  
 
=== Evaluación Antropométrica ===
 
=== Evaluación Antropométrica ===
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[[File:3D CH (4).jpg|thumb|400px|Scan 3D de Extremidad]]
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Según el análisis de las dimensiones de la extremidad y después de un repaso por los diferentes tipos de actuadores disponibles en el mercado, se ha logrado integrar un motor-reductor en la parte baja del socket, este motor tiene torque suficiente para levantar la extremidad, gracias a su tamaño reducido ayudara a suplir los requerimientos de simetría y gracias a su composición de polímero resistente reducirá el peso total de la prótesis.
  
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Con la ayuda de un dispositivo scanner 3D (Kinect) se ha digitalizado la muestra de la extremidad tomada en yeso, se editó la malla resultante del scan con el software ZBrush y fotografías de referencia, para lograr una representación tridimensional aproximada a la extremidad, este será la parte principal sobre la que se construye la prótesis propuesta. 
  
 
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molde extremidad CH lateral.jpg| Molde de extremidad, vista lateral
 
molde extremidad CH lateral.jpg| Molde de extremidad, vista lateral
 
Molde extremidad CH frontal.jpg| Molde de extremidad, vista frontal
 
Molde extremidad CH frontal.jpg| Molde de extremidad, vista frontal
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3D CH (1).jpg| Modelo 3D extremidad
 
 
3D CH (2).jpg| Modelo 3D extremidad
 
3D CH (2).jpg| Modelo 3D extremidad
 
3D CH (3).jpg| Modelo 3D extremidad
 
3D CH (3).jpg| Modelo 3D extremidad
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=== Diseño de Prótesis e Impresión 3D ===
 
=== Diseño de Prótesis e Impresión 3D ===
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[[File:Mecanismo worm gear mano.png|thumb|400px|Ensamble Motor-Mano ]]
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Al inicio del proceso de diseño de la mano mecánica, se tuvo en cuenta los requerimientos del usuario. Los materiales de la mano mecánica deben de soportar esfuerzos considerables debido a la actividad relacionada con uso de la bicicleta, por lo cual decidió construir un prototipo de una mano con piezas metálicas y polímeros de alta resistencia para mantener un agarre fuerte y seguro de los objetos. En esta parte de la prótesis se utiliza la impresión 3D solamente como método de prototipado mas no como el producto final.
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Con respecto al actuador a cargo del movimiento de la muñeca, se ha encontrado una compatibilidad entre un motor DC de alto torque (37GB) y el prototipo de la mano existente, se logra esto por medio de una transmisión tipo Worm Gear que toma la fuerza torsional del motor y lo transmite linealmente al mecanismo.
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Extremidad Mano Diseño 3D.png|Diseño Inicial de Mano Mecánica
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Render txtura.png|Render con Simulación de Texturas
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Worm gear 00A.png|Transmisión Tipo Worm Gear
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37GB MOTOR.jpg|Motor con Caja Reductora 12V
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(SM-3712V200) 37mm Low RPM DC Geared Motor with gearbox 12VDC 200RPM 37GB.png|Motor 37GB
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Ensamble motor worm gear.png| Ensamble Motor-Transmision.
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Para el modelado 3D se utilizaron los programas Fusion 360, Rhinoceros 6 y ZBrush 4R8 para la modificación de piezas existentes y la generación de nuevos complementos para el prototipo. El mecanismo original se compone de los dedos pulgar, índice y medio, los cuales se utilizan para hacer el movimiento de agarre necesario para montar en bicicleta, este modelo se modifico para tener un mejor agarre colocándole un motor al mecanismo, a su vez el prototipo va cubierto por un diseño de una mano elástica como se evidencia en las imágenes, es importante mencionar que esta mano tiene los dedos anular y meñique rígidos.
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8K19-01-1200x1200.jpg|Guante estético
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74842-5528859.jpg|
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MAN0 00a.png|Modelo 3D
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MAN0 00b.png|
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MAN0 00c.png|
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Manotransparente.png| Modelo de la mano con el diseño mecánico
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Manoo.png| Modelo de la mano
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Se realizo una representación tridimensional de las medidas reales del caso en software de modelado 3D (Rhinoceros 5 y Fusion360), con el objetivo de realizar ensambles y simulaciones requeridas (Etapas 1 - X) manteniendo las medidas antropométricas ideales.
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Visualización de medidas.png|Visualización de medidas
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Medidas carolina huertas.png|
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*'''Etapa 1 (Revisión de mano y soporte de muñeca)'''
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Durante los intentos de implementación de esta mano se realizaron correcciones al mecanismo de función de cierre alterando las poleas que permitían este movimiento, se decidió implementar un Piñón-Polea con 10° de inclinación en crestas impreso en 3D para reemplazar y optimizar el mecanismo existente, el resultado permitió la conservación del perímetro ideal en la circunferencia de la muñeca según medidas antropométricas tomadas a Carolina Huertas.
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Mecanismo worm gear mano.png| Simulación de mano antes de cambio de piñón y poleas
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Piñón polea en mano, vista lateral.jpg| Piñón-polea en soporte para dedos, vista latera
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Piñon polea, vista frontal.jpg| Piñón-polea, vista frontal
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*'''Etapa 2 (Construcción de mano a antebrazo)'''
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Durante el inicio de la esta etapa y pensando en la libertad anatómica que requiere la mano frente al movimiento de la muñeca, se pensó en un sistema de estrías como se puede ver en la imagen de abajo, las cuales funcionarían como guías para el desplazamiento circular, este mecanismo fue montado en la zona transradial/ulnar para evitar dañar el sistema de movimiento pinza en la mano; se implemento además un sistema tipo palanca de primer grado para asegurar las 2 piezas del antebrazo y evitar posibles movimientos no deseados durante el uso de la protesis.
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Simulacion hasta zona transradial, vita lateral con aristas ocultas.jpg| Simulación hasta zona transradial, vista lateral con aristas ocultas
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Simulacion hasta zona transradial, vita isometrica con aristas ocultas.jpg| Simulación hasta zona transradial, vita isométrica con aristas ocultas
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Seguro tipo palanca, vista lateral.jpg| Seguro tipo palanca, vista lateral
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Seguro tipo palanca, vista isometrica.jpg| Seguro tipo palanca, vista isométrica
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Sistema de asegurado en antebrazo a codo, vista superior.jpg| Sistema de asegurado en antebrazo a codo, vista superior
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Muñeca a antebrazo, vista isometrica con aristas ocultas.jpg| Muñeca a antebrazo, vista isométrica con aristas ocultas
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*'''Etapa 3 (Construcción de antebrazo a codo)'''
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Dado que es la zona que tiene mayor espacio para disponer objetos posee varios espacios diseñados exclusivamente para baterías, tarjetas de carga, tarjeta controladora y puerto de carga, además de claramente el motor que generara el movimiento y sostén de todo el antebrazo a la zona del brazo y socket.
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Posicionamiento de elementos en antebrazo, vista posterior.jpg| Posicionamiento de elementos en antebrazo, vista posterior
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Posicionamiento de elementos en antebrazo, vista isometrica con aristas ocultas.jpg| Posicionamiento de elementos en antebrazo, vista isométrica con aristas ocultas
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*'''Etapa 4 (construcción de codo a socket)'''
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*'''Etapa 5 (Impresión y ensamble)'''
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Una vez se han completado las anteriores etapas, es posible comenzar a generar el ensamblaje total de la prótesis, siguiendo el orden adecuado se inicia con la mano (etapa 1) y su soporte lo cual ayuda a la conexión entre la muñeca y la primera parte del antebrazo (Imagen xx)
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WhatsApp Image 2021-09-24 at 2.31.44 PM (1).jpg| Muñeca a antebrazo impreso y montado con motor y switch
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=== Análisis Mecánico ===
 
=== Análisis Mecánico ===
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10/09/2021
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Después de realizar el montaje de la mano con el motor se han realizando las pruebas de de desempeño del ensamble, con respecto a la fuerza de agarre se evidencia una presión considerable en la pinza. Se encuentra un problema en cuanto al tamaño del piñon , ya que afecta la velocidad de ejecución y por ende el carácter mecánico/eléctrico del prototipo, por lo cual, se decidió reducir el piñón de 45 mm a 30 mm de diámetro y de esta forma disminuir la velocidad de ejecución con el fin de tener un mejor agarre, es importante tener en cuenta que esta modificación requiere un mayor voltaje el mecanismo.
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Debido a este ajuste se realizaron diferentes modificaciones en el prototipo, por ejemplo, la pieza soporte se tuvo que reducir y además posicionar de una manera diferente algunos huecos de los tornillos como se evidencia en las imágenes, de esta forma el motor se acomodo  a una altura más baja ocupando menos espacio en el guante elástico.
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[[File:Mecanismo ottobock vista lateral.jpg|thumb]]
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Ensamble motor worm gear.png|Ensamble Motor-Transmisión
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Mecanismo.png| Mecanismo ottobock diseñado en Fusion 360 y Rhinoceros
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Soporte muñeca.png| Prototipo del soporte de la muñeca
  
 
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−
=== Analisis Electrónico ===
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Mecanismo ottobock vista lateral.jpg| Mecanismo ottobock
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Mecanismo vista frontal.jpg| Mecanismo ottobock de ejemplo
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Mecanismo vista lateral.jpg|
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Pieza denominada soporte de muñeca.jpg| Soporte muñeca
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Diferentes soportes de muñeca.jpg| Diferentes soportes de muñeca
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Anillo de la muñeca.jpg| Anillo de unión entre el mecanismo y el brazo
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=== Análisis Electrónico ===
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La prótesis utiliza dos motores DC reductores, uno asignado específicamente a apertura y cierre de muñeca y otro a la extension-flexion del codo, cada motor va controlado por un puente H, además, como sensor para movimiento de muñeca se acoplo un potenciómetro a el torque del motor 37GB para conocer la posición de cierre de mano; el codo usa dos finales de carrera para limitar la extension-flexion.
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 +
La prótesis cuenta con un switch y un botón, el switch consistirá en encender y apagar la prótesis refiriéndonos a la parte eléctrica mientras que el botón contara como cambio de motor a usar mediante el sensor XXXXXX que se encontrara en el socket.
  
 
=== Calibración y Entrega ===
 
=== Calibración y Entrega ===
  
−
== Recursos necesarios ==
+
== Actividades ==
−
    * Recursos humanos:
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===Reportes y TS ===
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    * fisioterapeuta: 2 horas
+
=== Octubre 2021 ===
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    * Psicologo: 5 horas
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    * ingenieros: 30 horas
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! Sábado 23
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    * Fablab manager: 30 horas
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! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] ||  Acompañamiento en programación y electrónica e integración con diseño, documentación ||  4 Horas || 12 TS
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|-
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:514235 Juan Andrés Gonzales] || Pruebas con programación y electrónica || 7 Horas || 21 TS
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|}
  
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    * Recursos financieros:
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    * Subsidio:840.000cop(240€)
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! Viernes 22
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    * Transportes: 210.000cop(60€)
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! Descripción
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      Total presupuesto: 1.050.000cop(300€)
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! Tiempo
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! TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] ||  Acompañamiento en programación y electrónica e integración con diseño ||  7 Horas || 21 TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:514235 Juan Andrés Gonzales] || Pruebas con programación y electrónica || 4 Horas || 12 TS
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== Equipo ==
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Ingenieros y fablab managers:
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! Jueves 21
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* [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:197823 Fabian bustos]desde julio
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! Descripción
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* [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:914883 Miguel D] desde mayo
+
! Tiempo
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! TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] ||  Acompañamiento en programación y electrónica e integración con diseño ||  7 Horas || 21 TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:514235 Juan Andrés Gonzales] || Pruebas con programación y electrónica || 4 Horas || 12 TS
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Fisioterapeuta:
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* [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user: Lorena?]
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! Miércoles 20
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! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] ||  Acompañamiento en programación y electrónica e integración con diseño ||  7 Horas || 21 TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:514235 Juan Andrés Gonzales] || Inicio de programación y electrónica || 4 Horas || 12 TS
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Psicologo:
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* [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user: Andres?]
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! Martes 19
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! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] ||  Acompañamiento en programación y electrónica e integración con diseño ||  7 Horas || 21 TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:514235 Juan Andrés Gonzales] || Inicio de programación y electrónica || 4 Horas || 12 TS
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! Jueves 14
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! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Compra de materiales generales de prótesis y ensamble parcial ||  7 Horas || 21 TS
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! Miércoles 13
 +
! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Arreglos de diseños (Etapa 1, 2 y 3) ||  7 Horas || 21 TS
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|}
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! Martes 12
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! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Arreglos de diseños (Etapa 1, 2 y 3) ||  7 Horas || 21 TS
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== Actividades ==
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=== agosto 2021 ===
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! Lunes 11
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! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Ensamblaje etapa 1, 2 y 3 (Etapa 5) ||  7 Horas || 21 TS
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! Sábado 9
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! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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 +
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Impresión de etapa 3 y ensamblaje etapa 1 y 2 (Etapa 5) ||  7 Horas || 21 TS
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! Viernes 8
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! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Impresión de etapa 3 y ensamblaje etapa 1 y 2 (Etapa 5) ||  7 Horas || 21 TS
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|}
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! Jueves 7
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! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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 +
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Impresión de etapa 3 y ensamblaje etapa 1 y 2 (Etapa 5) ||  7 Horas || 21 TS
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|}
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 +
! Miércoles 6
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! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] ||  Arreglos de 3, impresión de etapa 2 y ensamblaje etapa 1 (Etapa 3)(Etapa 5) ||  7 Horas || 21 TS
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|}
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! Martes 5
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! Descripción
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! Tiempo
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] ||  Arreglos de 3 e impresión de etapa 2 (Etapa 3)(Etapa 5) ||  7 Horas || 21 TS
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! Lunes 4
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! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] ||  Arreglos de 3 (Etapa 3) ||  7 Horas || 21 TS
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! Viernes 1
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! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] ||  Arreglos de etapas 2 y 3 (Etapa 2)(Etapa 3) ||  7 Horas || 21 TS
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=== Septiembre 2021 ===
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! Jueves 30
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! Descripción
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! Tiempo
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] ||  Arreglos de etapas 2 y 3 (Etapa 2)(Etapa 3) ||  7 Horas || 21 TS
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! Miércoles 29
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! Descripción
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] ||  Arreglos de etapas 2 y 3 (Etapa 2)(Etapa 3) ||  7 Horas || 21 TS
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! Martes 28
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! Descripción
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! Tiempo
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Impresión y prueba de etapa 1 y arreglos de etapa 3 (Etapa 3)(Etapa 5)  ||  7 Horas || 21 TS
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! Lunes 27
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! Descripción
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! Tiempo
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Impresión y prueba de etapa 1 (Etapa 5)  ||  7 Horas || 21 TS
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! Sabado 25
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! Descripción
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! Tiempo
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Prueba de etapa 2 impresa (Etapa 5)  ||  7 Horas || 21 TS
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! Viernes 24
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! Descripción
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! Tiempo
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Prueba de etapa 2 impresa (Etapa 5)  ||  8 Horas || 24 TS
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! Jueves 23
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! Descripción
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Mejora en diseño de muñeca a antebrazo e impresión (Etapa 2 y 5)  ||  8 Horas || 24 TS
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! Miércoles 22
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! Descripción
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Mejora en diseño de muñeca a antebrazo (Etapa 2)  ||  8 Horas || 24 TS
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! Lunes 20
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! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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|-
 +
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Prueba de sistema giro y arreglos de unión a codo (Sensorica)(Etapa 3)  ||  7 Horas || 21 TS
 +
|}
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! Sábado 18
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! Descripción
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! Tiempo
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! TS
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 +
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Posicionamiento de relleno en antebrazo y arreglos de unión a codo (Etapa 3)  ||  4 Horas || 12 TS
 +
|}
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 +
! Viernes 17
 +
! Descripción
 +
! Tiempo
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! TS
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|-
 +
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Prueba de sistema giro y posicionamiento de relleno en antebrazo (Etapa 3)  ||  7 Horas || 21 TS
 +
|}
 +
 
 +
{| class="wikitable sortable collapsible"
 +
! Jueves 16
 +
! Descripción
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Modelado de seguro en sistema giro (Etapa 2) centrado en conexión a codo  ||  7 Horas || 21 TS
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! Miércoles 15
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! Martes 14
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! Lunes 13
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! Viernes 10
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:197823 Fabian Bustos] || Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano || 7 Horas || 21 TS
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! Jueves 9
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! Miercoles 8
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! Martes 7
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! Lunes 6
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! Sabado 4
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! Viernes 3
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] ||  Diseño de Partes, Contacto para solicitud de medidas ||  7 Horas || 21 TS
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! Jueves 2
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! Miércoles 1
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=== Agosto 2021 ===
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! Martes 31
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! Lunes 30
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:197823 Fabian Bustos] || Análisis de medidas, Diseño de Mano || 6 Horas || 18 TS
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! Viernes 27
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! Jueves 26
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:398447 Valentina Suarez] || Análisis de medidas, Diseño de Mano || 8 Horas || 24 TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Preparación de Programación || 7 Horas || 21 TS
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! Miercoles 25
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! Descripción
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:398447 Valentina Suarez] || Análisis de medidas, Diseño de Mano|| 8 Horas || 24 TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:489002 Juan Diego Peña] || Preparación de Programación || 7 Horas || 21 TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:197823 Fabian Bustos] || Scan 3D y Modelado de Extremidad|| 4 Horas || 12 TS
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! Martes 24
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! Descripción
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! Tiempo
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:398447 Valentina Suarez] || Preparación de Programación|| 8 Horas || 24 TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:197823 Fabian Bustos] || Análisis de datos|| 4 Horas || 12 TS
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Latest revision as of 18:08, 23 October 2021

Desarrolladores y Recursos

Jefes de Proyecto Desarrolladores Contabilidad
Profile Photo
Johan Garcia
Tutor
Br 382172 photo.jpg
Carolina Huertas
Jefe de Proyecto		 [[File:]]
Profile Photo
Fabian Bustos
(Diseño Electrónico, Mecánico y Programación)		 Fabian.jpg
Valentina Suarez
(Practicante)

centrar

Juan Diego Peña
(Practicante)		 [[File:]
Juan Andrés Gonzales
(Practicante)

Foto Afgano JAG.jpg

Componente Valor Unitario Cant Valor Total Estado
Total xxxx COP

Etapas

Objetivos

Medidas carolina huertas.png
  • El presente proyecto se enfoca en realizar una prótesis de miembro superior trans-humeral (a nivel medio del brazo) para la beneficiaria Carolina Huertas de 26 años que habita en la ciudad de Tunja, en la entrevista ella expresa su necesidad de una mano fuerte y que le genere confianza a la hora de tomar objetos de peso mediano, entre los usos cotidianos que podría tener la prótesis se contempla el uso de la bicicleta

Requerimientos

  • Implementar materiales que permitan el uso seguro de la cicla.
  • Voltaje de trabajo máximo de 24V .
  • Realizar una respuesta rápida en movimientos (Codo-Mano) programados en la tarjeta electrónica.
  • Movimiento independiente de cada motor mediante señal del usuario.

Evaluación Antropométrica

Scan 3D de Extremidad


Según el análisis de las dimensiones de la extremidad y después de un repaso por los diferentes tipos de actuadores disponibles en el mercado, se ha logrado integrar un motor-reductor en la parte baja del socket, este motor tiene torque suficiente para levantar la extremidad, gracias a su tamaño reducido ayudara a suplir los requerimientos de simetría y gracias a su composición de polímero resistente reducirá el peso total de la prótesis.

Con la ayuda de un dispositivo scanner 3D (Kinect) se ha digitalizado la muestra de la extremidad tomada en yeso, se editó la malla resultante del scan con el software ZBrush y fotografías de referencia, para lograr una representación tridimensional aproximada a la extremidad, este será la parte principal sobre la que se construye la prótesis propuesta.

  • Medida prótesis mecánica Carolina Huertas

  • Molde de extremidad, vista lateral

  • Molde de extremidad, vista frontal

  • Modelo 3D extremidad

  • Modelo 3D extremidad

  • Modelo 3D extremidad

Diseño de Prótesis e Impresión 3D

Ensamble Motor-Mano

Al inicio del proceso de diseño de la mano mecánica, se tuvo en cuenta los requerimientos del usuario. Los materiales de la mano mecánica deben de soportar esfuerzos considerables debido a la actividad relacionada con uso de la bicicleta, por lo cual decidió construir un prototipo de una mano con piezas metálicas y polímeros de alta resistencia para mantener un agarre fuerte y seguro de los objetos. En esta parte de la prótesis se utiliza la impresión 3D solamente como método de prototipado mas no como el producto final.

Con respecto al actuador a cargo del movimiento de la muñeca, se ha encontrado una compatibilidad entre un motor DC de alto torque (37GB) y el prototipo de la mano existente, se logra esto por medio de una transmisión tipo Worm Gear que toma la fuerza torsional del motor y lo transmite linealmente al mecanismo.

  • Diseño Inicial de Mano Mecánica

  • Render con Simulación de Texturas

  • Transmisión Tipo Worm Gear

  • Motor con Caja Reductora 12V

  • Motor 37GB

  • Ensamble Motor-Transmision.

Para el modelado 3D se utilizaron los programas Fusion 360, Rhinoceros 6 y ZBrush 4R8 para la modificación de piezas existentes y la generación de nuevos complementos para el prototipo. El mecanismo original se compone de los dedos pulgar, índice y medio, los cuales se utilizan para hacer el movimiento de agarre necesario para montar en bicicleta, este modelo se modifico para tener un mejor agarre colocándole un motor al mecanismo, a su vez el prototipo va cubierto por un diseño de una mano elástica como se evidencia en las imágenes, es importante mencionar que esta mano tiene los dedos anular y meñique rígidos.

  • Guante estético

  • 74842-5528859.jpg

  • Modelo 3D

  • MAN0 00b.png
  • MAN0 00c.png

  • Modelo de la mano con el diseño mecánico

  • Modelo de la mano

Se realizo una representación tridimensional de las medidas reales del caso en software de modelado 3D (Rhinoceros 5 y Fusion360), con el objetivo de realizar ensambles y simulaciones requeridas (Etapas 1 - X) manteniendo las medidas antropométricas ideales.

  • Visualización de medidas

  • Medidas carolina huertas.png
  • Etapa 1 (Revisión de mano y soporte de muñeca)

Durante los intentos de implementación de esta mano se realizaron correcciones al mecanismo de función de cierre alterando las poleas que permitían este movimiento, se decidió implementar un Piñón-Polea con 10° de inclinación en crestas impreso en 3D para reemplazar y optimizar el mecanismo existente, el resultado permitió la conservación del perímetro ideal en la circunferencia de la muñeca según medidas antropométricas tomadas a Carolina Huertas.

  • Simulación de mano antes de cambio de piñón y poleas

  • Piñón-polea en soporte para dedos, vista latera

  • Piñón-polea, vista frontal

  • Etapa 2 (Construcción de mano a antebrazo)

Durante el inicio de la esta etapa y pensando en la libertad anatómica que requiere la mano frente al movimiento de la muñeca, se pensó en un sistema de estrías como se puede ver en la imagen de abajo, las cuales funcionarían como guías para el desplazamiento circular, este mecanismo fue montado en la zona transradial/ulnar para evitar dañar el sistema de movimiento pinza en la mano; se implemento además un sistema tipo palanca de primer grado para asegurar las 2 piezas del antebrazo y evitar posibles movimientos no deseados durante el uso de la protesis.

  • Simulación hasta zona transradial, vista lateral con aristas ocultas

  • Simulación hasta zona transradial, vita isométrica con aristas ocultas

  • Seguro tipo palanca, vista lateral

  • Seguro tipo palanca, vista isométrica

  • Sistema de asegurado en antebrazo a codo, vista superior

  • Muñeca a antebrazo, vista isométrica con aristas ocultas

  • Etapa 3 (Construcción de antebrazo a codo)

Dado que es la zona que tiene mayor espacio para disponer objetos posee varios espacios diseñados exclusivamente para baterías, tarjetas de carga, tarjeta controladora y puerto de carga, además de claramente el motor que generara el movimiento y sostén de todo el antebrazo a la zona del brazo y socket.

  • Posicionamiento de elementos en antebrazo, vista posterior

  • Posicionamiento de elementos en antebrazo, vista isométrica con aristas ocultas

  • Etapa 4 (construcción de codo a socket)
  • Etapa 5 (Impresión y ensamble)

Una vez se han completado las anteriores etapas, es posible comenzar a generar el ensamblaje total de la prótesis, siguiendo el orden adecuado se inicia con la mano (etapa 1) y su soporte lo cual ayuda a la conexión entre la muñeca y la primera parte del antebrazo (Imagen xx)

  • Muñeca a antebrazo impreso y montado con motor y switch

Análisis Mecánico

10/09/2021

Después de realizar el montaje de la mano con el motor se han realizando las pruebas de de desempeño del ensamble, con respecto a la fuerza de agarre se evidencia una presión considerable en la pinza. Se encuentra un problema en cuanto al tamaño del piñon , ya que afecta la velocidad de ejecución y por ende el carácter mecánico/eléctrico del prototipo, por lo cual, se decidió reducir el piñón de 45 mm a 30 mm de diámetro y de esta forma disminuir la velocidad de ejecución con el fin de tener un mejor agarre, es importante tener en cuenta que esta modificación requiere un mayor voltaje el mecanismo.

Debido a este ajuste se realizaron diferentes modificaciones en el prototipo, por ejemplo, la pieza soporte se tuvo que reducir y además posicionar de una manera diferente algunos huecos de los tornillos como se evidencia en las imágenes, de esta forma el motor se acomodo a una altura más baja ocupando menos espacio en el guante elástico.


  • Ensamble Motor-Transmisión

  • Mecanismo ottobock diseñado en Fusion 360 y Rhinoceros

  • Prototipo del soporte de la muñeca


  • Mecanismo ottobock

  • Mecanismo ottobock de ejemplo

  • Mecanismo vista lateral.jpg

  • Soporte muñeca

  • Diferentes soportes de muñeca

  • Anillo de unión entre el mecanismo y el brazo

Análisis Electrónico

La prótesis utiliza dos motores DC reductores, uno asignado específicamente a apertura y cierre de muñeca y otro a la extension-flexion del codo, cada motor va controlado por un puente H, además, como sensor para movimiento de muñeca se acoplo un potenciómetro a el torque del motor 37GB para conocer la posición de cierre de mano; el codo usa dos finales de carrera para limitar la extension-flexion.

La prótesis cuenta con un switch y un botón, el switch consistirá en encender y apagar la prótesis refiriéndonos a la parte eléctrica mientras que el botón contara como cambio de motor a usar mediante el sensor XXXXXX que se encontrara en el socket.

Calibración y Entrega

Actividades

Reportes y TS

Octubre 2021

Sábado 23 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Acompañamiento en programación y electrónica e integración con diseño, documentación 4 Horas 12 TS
Juan Andrés Gonzales Pruebas con programación y electrónica 7 Horas 21 TS
Viernes 22 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Acompañamiento en programación y electrónica e integración con diseño 7 Horas 21 TS
Juan Andrés Gonzales Pruebas con programación y electrónica 4 Horas 12 TS
Jueves 21 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Acompañamiento en programación y electrónica e integración con diseño 7 Horas 21 TS
Juan Andrés Gonzales Pruebas con programación y electrónica 4 Horas 12 TS
Miércoles 20 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Acompañamiento en programación y electrónica e integración con diseño 7 Horas 21 TS
Juan Andrés Gonzales Inicio de programación y electrónica 4 Horas 12 TS
Martes 19 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Acompañamiento en programación y electrónica e integración con diseño 7 Horas 21 TS
Juan Andrés Gonzales Inicio de programación y electrónica 4 Horas 12 TS
Jueves 14 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Compra de materiales generales de prótesis y ensamble parcial 7 Horas 21 TS
Miércoles 13 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Arreglos de diseños (Etapa 1, 2 y 3) 7 Horas 21 TS
Martes 12 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Arreglos de diseños (Etapa 1, 2 y 3) 7 Horas 21 TS
Lunes 11 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Ensamblaje etapa 1, 2 y 3 (Etapa 5) 7 Horas 21 TS
Sábado 9 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Impresión de etapa 3 y ensamblaje etapa 1 y 2 (Etapa 5) 7 Horas 21 TS
Viernes 8 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Impresión de etapa 3 y ensamblaje etapa 1 y 2 (Etapa 5) 7 Horas 21 TS
Jueves 7 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Impresión de etapa 3 y ensamblaje etapa 1 y 2 (Etapa 5) 7 Horas 21 TS
Miércoles 6 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Arreglos de 3, impresión de etapa 2 y ensamblaje etapa 1 (Etapa 3)(Etapa 5) 7 Horas 21 TS
Martes 5 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Arreglos de 3 e impresión de etapa 2 (Etapa 3)(Etapa 5) 7 Horas 21 TS
Lunes 4 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Arreglos de 3 (Etapa 3) 7 Horas 21 TS
Viernes 1 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Arreglos de etapas 2 y 3 (Etapa 2)(Etapa 3) 7 Horas 21 TS

Septiembre 2021

Jueves 30 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Arreglos de etapas 2 y 3 (Etapa 2)(Etapa 3) 7 Horas 21 TS
Miércoles 29 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Arreglos de etapas 2 y 3 (Etapa 2)(Etapa 3) 7 Horas 21 TS
Martes 28 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Impresión y prueba de etapa 1 y arreglos de etapa 3 (Etapa 3)(Etapa 5) 7 Horas 21 TS
Lunes 27 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Impresión y prueba de etapa 1 (Etapa 5) 7 Horas 21 TS
Sabado 25 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Prueba de etapa 2 impresa (Etapa 5) 7 Horas 21 TS
Viernes 24 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Prueba de etapa 2 impresa (Etapa 5) 8 Horas 24 TS
Jueves 23 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Mejora en diseño de muñeca a antebrazo e impresión (Etapa 2 y 5) 8 Horas 24 TS
Miércoles 22 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Mejora en diseño de muñeca a antebrazo (Etapa 2) 8 Horas 24 TS
Lunes 20 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Prueba de sistema giro y arreglos de unión a codo (Sensorica)(Etapa 3) 7 Horas 21 TS
Sábado 18 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Posicionamiento de relleno en antebrazo y arreglos de unión a codo (Etapa 3) 4 Horas 12 TS
Viernes 17 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Prueba de sistema giro y posicionamiento de relleno en antebrazo (Etapa 3) 7 Horas 21 TS
Jueves 16 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Modelado de seguro en sistema giro (Etapa 2) centrado en conexión a codo 7 Horas 21 TS
Miércoles 15 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Modelado de seguro en sistema giro (Etapa 2) 7 Horas 21 TS
Martes 14 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Diseño de dedo mecánico para impresión 7 Horas 21 TS
Juan Diego Peña Modelado de seguro en sistema giro (Etapa 2) 7 Horas 21 TS
Lunes 13 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Modelado de sistema giro en antebrazo (Etapa 2) 7 Horas 21 TS
Viernes 10 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Diseño de dedo mecànico, Simulación de flexión / Extensión 4 Horas 12 TS
Juan Diego Peña Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Jueves 9 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Diseño de dedo mecànico, Simulación de flexión / Extensión 7 Horas 21 TS
Juan Diego Peña Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Miercoles 8 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Martes 7 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Diseño de dedo mecànico, Simulación de flexión / Extensión 7 Horas 21 TS
Juan Diego Peña Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Lunes 6 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Sabado 4 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base 4 Horas 12 TS
Viernes 3 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Análisis de medidas, Diseño de Mano 4 Horas 12 TS
Juan Diego Peña Diseño de Partes, Contacto para solicitud de medidas 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Análisis de medidas, Diseño de Mano 7 Horas 21 TS
Jueves 2 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Análisis de medidas, Diseño de Mano 7 Horas 21 TS
Juan Diego Peña Diseño de Partes de la Muñeca 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Análisis de medidas, Diseño de Mano 7 Horas 21 TS
Miércoles 1 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Análisis de medidas, Diseño de Mano 7 Horas 21 TS
Juan Diego Peña Diseño de Partes de la Muñeca 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Análisis de medidas, Diseño de Mano 7 Horas 21 TS

Agosto 2021

Martes 31 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Análisis de medidas, Diseño de Mano 7 Horas 21 TS
Juan Diego Peña Diseño de Partes de la Muñeca 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Análisis de medidas, Diseño de Mano 7 Horas 21 TS


Lunes 30 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Diseño de Partes de la Muñeca 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Análisis de medidas, Diseño de Mano 6 Horas 18 TS


Viernes 27 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Análisis de medidas, Diseño de Mano 4 Horas 12 TS
Juan Diego Peña Preparación de Programación 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Análisis de medidas, Diseño de Mano 6 Horas 18 TS


Jueves 26 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Análisis de medidas, Diseño de Mano 8 Horas 24 TS
Juan Diego Peña Preparación de Programación 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Análisis de medidas, Diseño de Mano 4 Horas 12 TS
Miercoles 25 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Análisis de medidas, Diseño de Mano 8 Horas 24 TS
Juan Diego Peña Preparación de Programación 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Scan 3D y Modelado de Extremidad 4 Horas 12 TS
Martes 24 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Preparación de Programación 8 Horas 24 TS
Fabian Bustos Análisis de datos 4 Horas 12 TS
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