Difference between revisions of "Nuevo prototipo de prótesis"

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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:514235 Juan González] ||
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Se desarrolló un sistema electrónico funcional usando mas de 1 motor. Cada parte del desarrollo se describirá a continuación:
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1. Montaje PCB
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Con la PCB desarrollada se montaron todos los elementos descritos en el documento. Es necesario hacer una corrección en la PCB ya que no el led del sensor infrarrojo CNY70 no tiene conexión a tierra ni conexión al micro controlador. A excepción de esto, PCB sin mayores complicaciones. Es imporante ajustar los trimmer a la resistencia correcta, sin embargo el de 1k no se debe dear muy bajo, ya que puede quemar el led del sensor.
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2. Baterias
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Para alimentar el sistema se usaron dos pilas de litio de 3.7 V en serie, sumando entre 7.4 y 8.2 V. Para cargar las baterias se usó un módulo de carga de 2 Celdas 2s Lipo Li-ion 18650 4a Bms 2s80a, este módulo tiene seguridad de voltaje para aumentar la vida útil de las baterias, además permite cargar ambas pilas monitoreando el voltaje para no sobrecargar las celdas. Es importante extraer la potencia del módulo mas NO de las baterías mismas, de lo contrario no se aplicaría la seguridad eléctrica. Ya que el Arduino Nano funciona con 5V, se usó a la salida un reductor de voltaje DC-DC, para mantener el voltaje en 5v. Este módulo se carga con un adaptador de 9-12 V, y recibe una corriente máxima de 1 Amperio, aunque se recomienda usar una corriente baja para mayor vida útil.
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3. Programación
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Para programar el sistema se realizó un filtro móvil de medianas para quitar los ruidos en alta frecuencia, para esto se usó una ventana de muestreo de 500 muestras asumiendo una frecuencia de muestreo de 9600Hz. Con estos valores, se noramlizaron para tener un valor entre 0 y 180 que manejaran los servomotores. Además, un pulsador se puede agreagar en los pines de múltiple uso para intercambiar entre motor. Estos servomotores no pueden ser de más de 5v, ya que el arduino y los motores comparte la misma fuente.
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! Martes 31 de agosto de 2021
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || Se finalizo el primer prototipo de la mano completa con los 2 motores dc y un servomotor a esta mano ya se le pueden realizar experimentos de control sobre los motores para verificar el correcto funcionamiento de los actuadores y movimientos de la mano|| 6 Horas || 18
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! Lunes 30 de agosto de 2021
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || se rediseño la forma de extender y recoger el dedo pulgar con el fin de ubicar correctamente el servomotor del dedo y se pasaron a .STL las piezas ya revisadas|| 6 Horas || 18
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! Viernes 27 de agosto de 2021
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || Se verificaron agujeros por donde pasaran tornillos de sujeción de la mano con las carcasa de esta|| 6 Horas || 18
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! Jueves 26 de agosto de 2021
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || Se encontraron un errores de diseño a partir de interferencia de piezas entre si y se tuvo que corregir una sola pieza de la mano|| 6 Horas || 18
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! Miercoles 25 de agosto de 2021
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || Se verificaron las dimensiones de cada dedo(agujeros de union) para no tener tanto juego en el ensamble|| 6 Horas || 18
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! Martes 24 de agosto de 2021
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || Se finalizo completamente el diseño en CAD de la mano, ahora se empezó el diseño del antebrazo para acoplar en esa área el servomotor del pulgar|| 6 Horas || 18
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! Lunes 23 de agosto de 2021
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || SE diseño de nuevo la almohadilla de la palma con el fin de tener mejor agarre|| 6 Horas || 18
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! Viernes 20 de agosto de 2021
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || se modificaron algunas secciones del agarre tanto en la almohadillas como en la parte rígida de la mano|| 6 Horas || 18
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! Jueves 19 de agosto de 2021
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || se realizo el diseño en CAD de la carcasa de la mano que cubrirá los motores DC y se corrigieron detalles del dedo pulgar|| 6 Horas || 18
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! Miercoles 18 de agosto de 2021
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || se evaluaron los tornillos prisioneros que unirán el motor con la prótesis y se finalizo el diseño del dedo pulgar|| 6 Horas || 18
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! Martes 17 de agosto de 2021
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || Se diseño un tipo de pulgar que será actuado por medio de un servomotor, se completo el 70% del diseño de ese dedo en el ensamble|| 6 Horas || 18
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! viernes 13 de agosto de 2021
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || Se acoplo el pulgar al diseño previo, sin embargo aun se esta evaluando dicho diseño ya que pueden haber complicaciones con el motor que mueva el pulgar|| 6 Horas || 18
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! jueves 12 de agosto de 2021
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || se ensamblo finalmente los motores turcas y tornillos que comprender el mecanismo base del la generación de movimiento utilizando AUTODESK INVENTOR|| 6 Horas || 18
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || Se inicio con el diseño de tornillos y tuercas, los cuales son elementos fundamentales a la hora de aplicar movimiento en los dedos por medio de los motores|| 6 Horas || 18
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || se realizo el ensamble del dedo índice en el ensamble de los 3 dedos en Inventor y se empezó a diseñar como iría acoplado el pulgar en el diseño|| 6 Horas || 18
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:990649 Santiago Vélez] || se realizo las distintas piezas que serán almohadillas para mejorar el agarra de la mano.|| 6 Horas || 18
 
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! jueves 1 de julio de 2021
 
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Latest revision as of 23:53, 20 December 2021


Jefes de Proyecto Desarrolladores Contabilidad
Profile Photo
Johan Garcia
Tutor
Br 382172 photo.jpg
Profile Photo
David Gil
Ing. Mecatrónico		 Br 564045 photo.jpg
Alejandro Arévalo
Ing. Biomédico		 Br 758017 photo.jpg
Carlos Salazar
Ing. Biomédico		 Nn student.png
Fabian Bustos
Mentor R&D		 Fabian.jpg
Componente Valor Unitario Cant Valor Total Comentario
Placa de alimentación (Power Supply) 10600 COP 1 10600 COP Detalles en Contenido
Placa de sensores (Sensors Board) 13000 COP 1 13000 COP Detalles en Contenido
Placa de motores(Motor Shield) 29000 COP 1 29000 COP Detalles en Contenido
Total 52.600 COP


Exiii-hackberry

Diseño Prótesis. Esta prótesis es un prototipo establecido el cual se quiere implementar de tal manera en que este brazo se pueda presentar en diferentes exposiciones o charlas de la fundación. Info: https://github.com/mission-arm/HACKberry

Ensamble de la prótesis.

Este ensamble se realizo con ayuda de diferentes videos y blogs donde ya han trabajado esta prótesis. info: https://myhumankit.org/en/tutoriels/myoelectric-exiii-hand/ & http://exiii-hackberry.com/forums/topic/assembling/

Componentes de la prótesis

Para este tipo de prótesis, como sensor se utilizo un CNY70 el cual es un sensor de infrarrojo, el cual detecta objetos a determinado rango de distancia, dependiendo de la configuración de las resistencias genera un rango de detección, en este caso se utilizaron dos resistencias una de 47k ohm y otra de 330 ohm. Se utilizaron 2 servomotores MG90S, uno de ellos se encargaba de generar la flexión de los dedos exteriores (medio, anular y meñique) y el otro se encarga de cambiar de posición el dedo pulgar. Para el dedo índice se utilizo un SG-5010 para poder generar un movimiento y un agarre con mas fuerza. Como microcontrolador que se utilizo para generar la programación de los motores fue un ARDUINO NANO.

  • Configuración de infrarrojo.

  • Servo MG90S

  • Servo SG5010

  • Conexion.

  • Arduino NANO

Los motores estarán conectados 3 pines digitales de Arduino en este caso se utilizaran los pines 8, 9 y 10. La señal que se enviara a estos pines dependerá del dato tomado por el sensor el cual estará en un pin análogo del Arduino que en este caso usaremos el A3, por otro lado los pulsadores están conectados a dos pines digitales en este caso usaremos el pin 3 y 4, donde en el pin 3 estará ubicado el pulsador que genera la suma en los modos para poder aumentar el modo y en el pin 4 estará el pulsador encargado de restar en el modo en que se encuentre para así poder devolverse al modo anterior en casi de necesitarlo, estos pulsadores requieren una resistencia para poder protegerlos y proteger el circuito, pero para ahorrar espacio y componentes para esto se puede utilizar las resistencias internas que tiene el Arduino.



Montaje de componentes y circuito.

Para este proceso el circuito fue pasado de una protoboard a una baquela, donde se soldaron las diferentes ruta para el paso de la corriente y poder completar el circuito, en esta baquela encontramos los dos pulsadores para subir y bajar los modos programados con anterioridad. El sensor esta en la parte que simula ser el antebrazo, donde descansara el muñón del paciente y al acercarlo al sensor este activara los motores para generar el movimiento de la mano, el circuito será alimentado con una power bank la cual estará ubicada ya sea en el brazo del paciente.


  • Circuito Final en Baquela

  • Protesis Hackberry parte externa del brazo y dorsal de la mano.

  • Protesis Hackberry parte interna del brazo y palma de la mano.

  • ubicacion del sensor.

Explicación de funcionamiento

La mano Hackberry, tiene tres de sus 5 dedos unidos (Meñique, anular y medio), los cuales serán movidos por un servomotor, los otros dos dedos eran independientes y así mismo seria su movimiento, este dependerá del estado del sensor, si el beneficiario hace fuerza o acerca el muñón al sensor este captara determinados datos que son convertidos a los movimientos angulares de los motores, estos irán de 80° (dedos estirados) a 180° (dedos recogidos) en el caso de los 3 dedos, el servomotor del dedo índice se moverá de 10°(dedos estirados) a 170° (dedos recogidos) y el dedo pulgar se moverá de 80° (dedos estirados) a 180° (dedos recogidos). Esta mano cuenta con 4 modos: 

      * Primer modo y modo inicial el dedo oponible queda abierto en la mano y los demás dedos se flexionaran con la acción del beneficiario.
      *Segundo modo el dedo pulgar pasa al interior de la mano y los 4 restantes flexionan generando un agarre de pinza entre el índice y el pulgar
      *Tercer modo los dedos que están conectados y el dedo pulgar se estarán flexionados, el único dedo en movimiento será el índice el cual genera un 
        agarre de pinza pero sin los 3 dedos restantes.
      *Cuarto modo es similar, se genera el mismo agarra de pinza entre el pulgar e índice pero 
        con los dedos restantes estarán estirados.

Cabe resaltar que en esta prótesis en dedo pulgar tiene un movimiento mecánico, el cual se genera oprimiendo el botón que esta en la unión de lo que podríamos llamar falanges, esto para abrir el dedo y al flexionar el dedo índice este pueda continuar su movimiento y no realizar agarre de pinza, ese movimiento le podría ayudar a coger cualquier forma cilíndrica o esférica. Estos modos estarán controlados con dos pulsadores donde uno de ellos (Blanco) es para aumentar el modo, y el negro que se encargara de restar el modo en el que este, esos serán regulados por el beneficiario dependiendo del requerimiento que tenga.

Nueva prótesis 2

El diseño de esta prótesis se puede encontrar a continuación. https://www.thingiverse.com/thing:1294517 Donde se tomo la palma y la tapa de esta prótesis, se edita para poder utilizar otros componentes que puedan ser locales, se usara cuerda de cáñamo para poder generar la flexión del dedo, este hilo será halado por servomotores, donde se utilizaron 3 exactamente, uno de ellos será el encargado de mover el dedo meñique y el anular en conjunto, otro moverá los dedos índice y medio de manera sincronizada y el ultimo será el encargado de generar el movimiento del dedo pulgar. Para accionar los servomotores se utiliza un CNY70 este para poder detectar el movimiento muscular y con esto poder generar la flexión de los dedos, para esto se debe tener en cuenta la configuración de las resistencias a utilizar debido a que de estas van a depender nuestro rango de medición.

Nuevo mecanismo

Para este se tomo el mismo circuito de la Hackberry pero teniendo en cuenta que solo se utilizarían dos motores, los cuales uno de ellos (pulgar) será controlado con un pulsador conectado al pin digital 4, y el dedo índice actuara dependiendo del estimulo del sensor el cual estará conectado al pin análogo 4, la configuración del sensor será igual a la expuesta anteriormente. se realizaran las modificaciones al diseño para poder generar mejor en movimiento y poder avanzar en la investigación de un nuevo mecanismo para las prótesis, los motores están conectados a los pines digitales 8,9 respectivamente.

PCB Prótesis

Estructura general del sistema electrónico

Los circuitos impresos fueron diseñados para funcionar como Shields para la tarjeta de desarrollo ESP32 DevKit V1, esto con el fin de minimizar el espacio total que ocupa el sistema electrónico dentro de la prótesis. Se diseñó tres PCB para el cumplimiento de procesos generales:

- Power Supply Board: Esta placa fue diseñada para dar los voltajes de alimentación que requiere el sistema electrónico para funcionar correctamente.

- Sensors Board : Esta placa permite la lectura analógica de sensores y la escritura de variables digitales.

- Motor Shield  : Esta placa permite la administración de potencia y control de motorreductores .


Placa de alimentación (Power Supply) Esta placa es un circuito de regulación de voltaje mediante el componente LM7805, dando como salida 5V y 12V necesarios para el funcionamiento de la tarjeta de desarrollo, integrados, sensores ,salidas digitales, y motorreductores.

Esquemático: Power Supply PCB : Power Suppy Diagrama de bloques: Power Supply

Componente Descripción Precio
LM7805 Regulador de voltaje 1500 COP
JACK DC Conector hembra 2.5 x 5.5 mm 2500 COP
C104 Condensador cerámico 0.1uF (x2) 100 COP
Disipador El mas pequeño, para LM7805 500 COP
Pin Header Regleta macho macho 2000 COP
PCB Fabricación del circuito en Baquela 4000 COP
TOTAL 10600 COP

Placa de sensores (Sensors Board) Esta placa consiste en una extensión de los pines de la tarjeta de desarrollo, permitiendo la lectura de hasta 4 sensores de presión resistivos mediante divisores de tensión , lectura de hasta 3 potenciómetros, además, cuenta con la posibilidad de utilizar 5 puertos como entradas o salidas digitales, por ejemplo, leer estados de pulsadores, encender o apagar LEDS, entre otros. Esta placa se conecta directamente con la placa Power Supply y con la placa Motor Shield.

Esquemático: Sensor BoardPCB: Sensor BoardDiagrama de bloques: Sensors Board

Componente Descripción Precio
Pin Header M/M y M/H largos 4000 COP
Resistencias 10k Ohms (x4) y 5k Ohms (x4) 1000 COP
PCB Fabricación del circuito en Baquela 8000 COP
TOTAL 13000 COP

Placa de motores(Motor Shield) Esta placa permite el control del sentido y velocidad de giro de hasta 6 motorreductores, con una entrega máxima de corriente de 600 mA por motor. Para esto, se utiliza el integrado L293D.


Esquemático: Motor ShieldPCB: Motor ShieldDiagrama de bloques: Motor Shield

Componente Descripción Precio
Pin Header M/M y M/H largos 4000 COP
C104 Capacitor 0.1uF (x6) 600 COP
Socket DIP de 16 pines (x3) 900 COP
L293 Driver para motores DC (x3) 9000 COP
PCB Fabricación del circuito en Baquela 14000 COP
Cable Para soldar puentes 500 COP
TOTAL 29000 COP
Componente Imagen Componente Imagen Componente Imagen Componente Imagen Componente Imagen
Header M/M Pin Header MM LM7805 lm7805 Jack DC DC Jack C104 C104 Disipador Disipador
Header M/F miniatura Resistencia miniatura L293D miniatura Socket miniatura ESP32 miniatura


Lista de pines usados: ESP32 Devkit V1

GPIO Nombre I/O Descripción GPIO Nombre I/O Descripción
13 LED2 I/O Entrada o salida Digital 23 SM1A O Señal PWM Motor 1 pin A
12 LED1 I/O Entrada o salida Digital 22 SM1B O Señal PWM Motor 1 pin B
14 LED3 I/O Entrada o salida Digital 3 SM2A O Señal PWM Motor 2 pin A
27 LED4 I/O Entrada o salida Digital 21 SM2B O Señal PWM Motor 2 pin B
26 LED5 I/O Entrada o salida Digital 19 SM3A O Señal PWM motor 3 pin A
25 SG4 I Lectura de sensor 4 18 SM3B O Señal PWM motor 3 pin B
33 SG3 I Lectura de sensor 3 5 SM4B O Señal PWM motor 4 pin B
32 SG2 I Lectura de sensor 2 17 SM4A O Señal PWM motor 4 pin A
35 SG1 I Lectura de sensor 1 16 SM5B O Señal PWM motor 5 pin B
34 SP1 I Lectura de Pot 1 4 SM5A O Señal PWM motor 5 pin A
39 SP2 I Lectura de Pot 2 2 SM6B O Señal PWM motor 6 pin B
36 SP3 I Lectura de Pot 3 15 SM6A O Señal PWM motor 6 pin A

Diseño prótesis

Video Tutorial

En este espacio encontramos los conceptos principales y los detalles de planeación para la producción videográfica de la Fundación M3D, orientada especificamente al tema de diseño y fabricación de prótesis mioelectrica para miembro superior.

Este curso va dirigido a personas con conocimientos básicos en electrónica, mecánica y fabricación digital, lo cual aplica para estudiantes de carreras afines a Ing. Biomédica, Ing. Mecatrónica, etc. El curso esta orientado a soluciones a nivel transradial, la posibilidad de generar una solución de prótesis mioeléctrica depende del espacio que tengamos disponible para alojar los sistemas funcionales eléctricos y mecánicos necesarios para hacerla util y confiable para el usuario.

Temas a documentar en video

ETAPA 1 (Diseño de la Solución)

  • Diseño de la Solución
   -Factores Decisivos en el Diseño: (Fabian)
       -Toma de medidas y scan 3D // http://humanproportions.com/
       -Administración del espacio: Tener en cuenta las medidas tomadas en la evaluación antropomórfica
             -Ergonomía : Interacción entre el usuario y el producto. Ergonomics and Design
                 -Biomecánica del Cuerpo Humano: El cuerpo humano como sistema biologico mecánico 
                 -Analisis Mecánico de la Mano:
             -Usabilidad : la manera en que se quita y se pone la prótesis, limpieza, mantenimiento)
                  -Reemplazo de hilos de tracción
             -Peso de la Prótesis
                 -Calculo del Peso en Software de Diseño
             -Superficie de Contacto
          -Factores de Seguridad
             -Posición de la batería
             -Puntos de Giro y Conexiones Eléctricas Móviles
             -Procedimientos de uso peligrosos
             -Procedimientos en caso de falla
          -Materiales de Contacto Directo con la Piel
             -Temperatura y Sudoración
             -Limpieza

ETAPA 2 (Fabricación y Ensamble Mecánico)

            -Proceso de Impresión 3D
              -Tolerancias en las Medidas
              -Porcentajes de Relleno 
              -Material de Soporte
            -Materiales FDM en Biomecánica
             -Materiales Rigidos
             -Materiales Flexibles

ETAPA 3 (Integración de Sistema Electrónico)

           -Electrónica Basica y Buenas Practicas de Ensamble
           -Tipos de Cable
           -Empalme de Cables
           -Administración de instalaciones con cableado
           Soldadura

         -Sensores -Introducción
         -Tipos de sensores usados en prótesis
            -Sensor Electromiográfico 
                -Sensor Myoware
                -Sensor Myo
            -Sensor Resistivo de Presión
            -Sensor Infrarrojo de Proximidad

         -Captura y Visualización de Señales
             -Obtención de Señales por Lectura de Voltaje
             -Obtención de Señales por Lectura de Corriente
             -Obtención de Señales por Transferencia de Datos 
             -Resolución de Muestreo
             -Frecuencia de Muestreo (Sampling Rate)

         -Filtrado y Proceso de Señales
             -Envolvente de Señal (Extracción)
             -Filtro Promedio de X Muestras
             -Filtro Promedio Ponderado de X Muestras

           -Actuadores -Introducción
           -Servo-motores
           -Motores DC 
           -Tiempo de Ejecución de movimientos
           -Posiciones de reposo/acción
           -Fuentes de alimentación -Introducción
                       -Baterias
                           -Tipos de Baterías
                           -Baterias Extraibles
                           -Baterias Fijas
                       -Puerto de carga 
                       -Cargadores y Circuitos de Carga

ETAPA 4 (Programación)

                  -Microcontroladores -Introducción 
                   -Dispositivos Electrónicos programables 
                         -Tarjetas Arduino 
                         -Tarjetas ESP32(conectividad con aplicativo) 
                   -Programación de Microcontroladores 
                   -Estimación de variables: numero de dedos independientes 
                   -PseudoCódigo 
                   -Aalisis de Ejecución de Programa 
                      -Utilización de Retardos 
                      -Multitasking en Arduino 

                   -Interfaz de Usuario -Introducción 
                    -Interfaz de Usuario (UI) 
                    -Experiencia de Usuario (UX) : La interacción entre el usuario y el producto. 
                    -Botones 
                    -Indicador LED RGB :indicador visual del estado de la pròtesis para uso de manera segura.
                    -Conexión mediante aplicativo PC/Android : Conectividad inhalambrica para calibración, control de movimientos y detección de fallas.
  • Interfaz de Usuario
Aplicativo de Prótesis en Telefono Móvil

El avance más importante de esta prótesis es la implementación de una interfaz gráfica siempre accesible via wi-fi desde un ordenador o telefono conectado a la red, util para mover los actuadores y obtener lectura de los sensores en tiempo real, esto actúa de este modo para detectar fallas o errores en los motores, los mecanismos y a veces los programas del chip. En segundo plano a este aplicativo sirve para acceder a las posiciones guardados en la memoria, que son elegidos por el usuario con un boton selector y ejecutados proporcionalmente por el sensor de actividad muscular, la interfaz web tiene acceso directo a la memoria de posiciones del programa, asi podemos programar movimientos y ejecutarlos de manera agil y personalizada.

Codigo ESP32 Hand Server v1.0

28/03/2021

Se ha iniciado la conceptualización de una mano protésica capaz de escribir utilizando lapiz y papel, la caligrafía es un arte manual tradicional que representa simbolos sobre una superficie, estos simbolos pueden ser igualmente generados por un dispositivo electro-mecánico que a la vez tenga la forma de mano protésica. Se toma como base el mecanismo de un plotter XY o máquina de control numérico, que tomara las fuentes seleccionadas por la aplicación y ejecutará movimientos coordinados para desplazar la punta de un lapiz sobre un papel y dar como resultado una escritura legible. La estrategia inicial es posicionar la mano en el sitio donde se quiere la letra y mediante un comando de voz la mano ejecutara movimientos para dibujarla en ese lugar, posterior a esto se desplaza la mano/plotter y se le dicta la siguiente letra para construir letra a letra una palabra.


Diferencias Entre Caligrafia Lettering y Tipografia

How to use a Hero Arm: Writing

Floppy Drive CNC Pen Plotter


  • Aplicativo de Prótesis en PC

  • Concepto Aplicativo Selección Fuentes (Mano para escritura)

Tipos de sensores usados en prótesis

En esta sección vamos a tratar un tema relacionado a los tipos de sensores que podemos utilizar en diferentes casos, para la captura de la actividad muscular del usuario, lo que le permitirá controlar su prótesis y ejecutar movimientos funcionales, los sensores aquí presentados son de tipo análogo y su salida es normalmente muestreada por el procesador con resolución de 12bits, es decir que la señal capturada se ubica entre 4096 niveles de voltaje, estos sensores entregan la señal de manera proporcional a la actividad detectada, esto nos da la oportunidad de generar movimientos muy naturales en las posiciones de la prótesis, si por el contrario la señal presentara valores absolutos de 0 y 1, la acción de los servo-motores puede ser brusca o dificil de manejar por el usuario.

Planeación

La selección del sensor apropiado y su localización en la prótesis es un detalle importante que debe ser evaluado en la etapa inicial del proceso de concepción de la solución, ya que en los diseños de las partes plasticas impresas se debe reservar el espacio adecuado para el sensor y su cableado, es importante declarar que posponer la elección del sensor para la etapa de ensamble puede dar lugar a modificaciones forzadas en las piezas y a una posible afectación en la parte estética de las mismas, igualmente si se decide utilizar el tipo de sensor el dia de la entrega de la prótesis, puede dar lugar a situaciones incomodas para el protesista y el usuario o incluso una entrega fallida debido a modificaciones importantes, una buena planeación desde el principio es la que define el exito o el fracaso en el ensamble y en la entrega final de la prótesis.

Sensor Resistivo de Presión

Sensor Infrarrojo de Proximidad

Este tipo de sensor consiste en un modulo que integra un diodo LED emisor de luz infrarroja y un fototransistor receptor que deja pasar hacia el microcontrolador los niveles de voltajes de señal en función de la cantidad de luz reflejada por la superficie de la piel hacia el sensor ubicado en el socket, por este motivo el sensor va ubicado en un punto fijo del socket donde exista un cambio importante en la forma de la extremidad debido a la actividad muscular efectuada por el usuario. Los sensores de proximidad por infrarrojos que se encuentran en el mercado tienen normalmente una aplicación en la industria para la medición de distancias y detección de presencia de objetos sin contacto, las especificaciones de distancia minima de los sensores comerciales promedio no se ajustan completamente a nuestra aplicación, por este motivo vamos a modificar un sensor de tipo barrera infrarroja para que funcione como medidor de proximidad para un rango de distancias entre 0 y 5mm, este sensor modificado representa una solución compacta, no invasiva y de costo reducido si se compara con los sensores comerciales comunes.


Sensor de Proximidad con Salida Digital de 16bit

Sensor de Proximidad Análogo (Impresora de Papel)

Sensor IR Tipo Herradura Análogo (A modificar)

Actividades

Diciembre 2021

Diciembre 16 Descripción Tiempo TS
Juan González

Se desarrolló un sistema electrónico funcional usando mas de 1 motor. Cada parte del desarrollo se describirá a continuación:

1. Montaje PCB

Con la PCB desarrollada se montaron todos los elementos descritos en el documento. Es necesario hacer una corrección en la PCB ya que no el led del sensor infrarrojo CNY70 no tiene conexión a tierra ni conexión al micro controlador. A excepción de esto, PCB sin mayores complicaciones. Es imporante ajustar los trimmer a la resistencia correcta, sin embargo el de 1k no se debe dear muy bajo, ya que puede quemar el led del sensor.

2. Baterias

Para alimentar el sistema se usaron dos pilas de litio de 3.7 V en serie, sumando entre 7.4 y 8.2 V. Para cargar las baterias se usó un módulo de carga de 2 Celdas 2s Lipo Li-ion 18650 4a Bms 2s80a, este módulo tiene seguridad de voltaje para aumentar la vida útil de las baterias, además permite cargar ambas pilas monitoreando el voltaje para no sobrecargar las celdas. Es importante extraer la potencia del módulo mas NO de las baterías mismas, de lo contrario no se aplicaría la seguridad eléctrica. Ya que el Arduino Nano funciona con 5V, se usó a la salida un reductor de voltaje DC-DC, para mantener el voltaje en 5v. Este módulo se carga con un adaptador de 9-12 V, y recibe una corriente máxima de 1 Amperio, aunque se recomienda usar una corriente baja para mayor vida útil.

3. Programación

Para programar el sistema se realizó un filtro móvil de medianas para quitar los ruidos en alta frecuencia, para esto se usó una ventana de muestreo de 500 muestras asumiendo una frecuencia de muestreo de 9600Hz. Con estos valores, se noramlizaron para tener un valor entre 0 y 180 que manejaran los servomotores. Además, un pulsador se puede agreagar en los pines de múltiple uso para intercambiar entre motor. Estos servomotores no pueden ser de más de 5v, ya que el arduino y los motores comparte la misma fuente.

80 Horas 240


Agosto 2021

Martes 31 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez Se finalizo el primer prototipo de la mano completa con los 2 motores dc y un servomotor a esta mano ya se le pueden realizar experimentos de control sobre los motores para verificar el correcto funcionamiento de los actuadores y movimientos de la mano 6 Horas 18
Lunes 30 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se rediseño la forma de extender y recoger el dedo pulgar con el fin de ubicar correctamente el servomotor del dedo y se pasaron a .STL las piezas ya revisadas 6 Horas 18
Viernes 27 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez Se verificaron agujeros por donde pasaran tornillos de sujeción de la mano con las carcasa de esta 6 Horas 18
Jueves 26 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez Se encontraron un errores de diseño a partir de interferencia de piezas entre si y se tuvo que corregir una sola pieza de la mano 6 Horas 18
Miercoles 25 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez Se verificaron las dimensiones de cada dedo(agujeros de union) para no tener tanto juego en el ensamble 6 Horas 18
Martes 24 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez Se finalizo completamente el diseño en CAD de la mano, ahora se empezó el diseño del antebrazo para acoplar en esa área el servomotor del pulgar 6 Horas 18
Lunes 23 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez SE diseño de nuevo la almohadilla de la palma con el fin de tener mejor agarre 6 Horas 18
Viernes 20 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se modificaron algunas secciones del agarre tanto en la almohadillas como en la parte rígida de la mano 6 Horas 18
Jueves 19 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se realizo el diseño en CAD de la carcasa de la mano que cubrirá los motores DC y se corrigieron detalles del dedo pulgar 6 Horas 18
Miercoles 18 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se evaluaron los tornillos prisioneros que unirán el motor con la prótesis y se finalizo el diseño del dedo pulgar 6 Horas 18
Martes 17 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez Se diseño un tipo de pulgar que será actuado por medio de un servomotor, se completo el 70% del diseño de ese dedo en el ensamble 6 Horas 18
viernes 13 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez Se acoplo el pulgar al diseño previo, sin embargo aun se esta evaluando dicho diseño ya que pueden haber complicaciones con el motor que mueva el pulgar 6 Horas 18
jueves 12 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se ensamblo finalmente los motores turcas y tornillos que comprender el mecanismo base del la generación de movimiento utilizando AUTODESK INVENTOR 6 Horas 18
miercoles 11 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez Se inicio con el diseño de tornillos y tuercas, los cuales son elementos fundamentales a la hora de aplicar movimiento en los dedos por medio de los motores 6 Horas 18
martes 10 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se realizo el ensamble del dedo índice en el ensamble de los 3 dedos en Inventor y se empezó a diseñar como iría acoplado el pulgar en el diseño 6 Horas 18
lunes 9 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez algunas piezas presentaron mucha fragilidad al momento del ensamblar y se corrigieron espesores y también se busco unir piezas iguales en una sola pieza para facilitar el ensamble y aportar mas resistencia a las piezas. 6 Horas 18
viernes 6 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se trabajo en el ensamble del meñique anular y corazón con mecanismo de movimiento. 6 Horas 18
jueves 5 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se trabajo en el ensamble del meñique anular y corazón con mecanismo de movimiento. 6 Horas 18
miércoles 4 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se diseño el grip y almuhadillas del los dedos 6 Horas 18
martes 3 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se trabajo en el diseño del mecanismo sin fin-corona que moverá los distintos dedos de la prótesis. 6 Horas 18
lunes 2 de agosto de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se realizo las distintas piezas que serán almohadillas para mejorar el agarra de la mano. 6 Horas 18

Julio 2021

viernes 30 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se continuo puliendo detalles del ensamble de los 3 dedos (corazón, anular y meñique) . 6 Horas 18
jueves 29 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se finalizo el ensamble en CAD de el dedo índice, anular y meñique. 6 Horas 18
Miércoles 28 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se empezó con el diseño 3D del resto de la mano contemplando el mismo mecanismo para los dedos a excepción del pulgar. 6 Horas 18
Martes 27 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Velez Se realizaron las ultima modificaciones para asegurar la flexión y extensión de un solo dedo de 1 grado de libertad y se verifico por medio del ensamble e impresión 3D. 6 Horas 18
lunes 26 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Velez Se inicio la implementación de una control PI en el motor para controlar su posición angular. 6 Horas 18
viernes 23 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Velez se verificó la correcta medición de la velocidad del motor por medio del encoder al enviar distintas señales de control sin aun aplicar un control en el motor. 6 Horas 18
jueves 22 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Velez A través de arduino se logro sensar correctamente la posición angular de un encoder el cual será útil para realizar el control de posición en futuras aplicaciones. 6 Horas 18
miercoles 21 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Velez Se verificó el funcionamiento de reguladores y puente h que controlaran el motor, a su vez se comprar distintos elementos que harán parte del diseño final. 6 Horas 18
martes 20 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Velez Se empezaron a hacer pruebas con el motorreductor con el fin de implementarlo en futuras prótesis con el objetivo de generar mas fuerza en el agarre de la mano. 6 Horas 18
Miercoles 20 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Juan González Se replicó el funcionamiento de la prótesis con el sensor usando múltiples motores teniendo en cuenta la documentación dada. Después de esto, se montó nuevamente la prótesis Andrés Camilo Sánchez pero con el control externo, iniciando el montaje en protoboard con Drivers L293D 7 Horas 21
lunes 19 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Juan González Se replico el funcionamiento del sensor de prótesis Erick con la finalidad de poder implementarlo nuevamente en otros modelos de prótesis. Posterior a la implementación con los servomotores, se cargó el código al arduino. A diferencia de la documentación dada, la resistencia pull-down del sensor infrarojo debe ser de 60k. Se adelantó la documentación completa del sensor, su implementación y su uso. Después de eso, se empezó a modificar la prótesis Andrés Camilo Sánchez para poner la prótesis a funcionar con el uso del sensor (ya que también implementa el modelo del sensor infrarojo), en el procesos se arreglaron algunas cosas de la electrónica que estaban dañadas. 7 Horas 21
lunes 19 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Velez se realizo el primer ensamble del nuevo prototipo sin embargo se detectaron algunas fallas en espesores que se tednran en cuenta para futuras impresiones. 6 Horas 18
viernes 16 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Velez puesto que se evidenci09 algunas fallas en el funcionamientos de prototipos anteriores se diseño un mecanismo de 3 eslabones con un grado de libertad el cual componen los 3 falanges de cada dedo, se utilizó información de internet para su diseño; ya esta listo para imprimir y realizar prueba de flexión y extensión manual. 6 Horas 18
jueves 15 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Velez se ensamblo el diseño en el cual se probo el funcionamiento del yugo escoses utilizando un servomotor, sin embargo aun no se consigue buenos resultado para la flexión y extensión del ultimo falange del dedo 6 Horas 18
miercoles 14 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Velez se realizaron modificaciones al prototipo del dedo y se inicio con el nuevo ensamble, para posteriormente iniciar ya con el diseño completo de la mano 6 Horas 18
viernes 14 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Juan González Dado el sensor infrarojo dado, se encontró la datasheet en https://www.vishay.com/docs/83751/cny70.pdf. Se hizo un registro de datos y se comprobó el funcionamiento del sensor. Se descargó en el PC el IDE de Arduino y se configuró el driver para el MEGA 2560. Para trabajar con las señales se descargó python 3.9 en el pc 6 Horas 18
Lunes 12 julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Juan González Inducción 1 Hora 3


viernes 9 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Velez a partir de las fallas encontradas en el primer ensamble se rediseñaron algunas piezas y se verificó el funcionamiento a través de la simulación en inventor 6 Horas 18
jueves 8 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Velez Se ensabló el prototipo simulado con el fin de encontrar fallas o diseñar mejoras en el mecanismo 6 Horas 18
miercoles 7 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Velez se verificaron toleracias y dimensiones del dedo por medio de simulación en invetor 6 Horas 18
martes 6 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Velez se realizaron las primeras fases de diseño para una prótesis de movimiento sin el uso de cáñamo para el movimiento de la falange base 6 Horas 18
viernes 2 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez se empezó el modelado 3D en inventor respetando restricciones de diseño. 6 Horas 18
jueves 1 de julio de 2021 Descripción Tiempo TS
Santiago Vélez SE comprendió los estándares y objetivos de diseño del practicante y su aporte en el periodo correspondiente a la fundación 6 Horas 18

mayo-junio 2021

semana del 7 - 15 junio Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo se termina diseño de dedos en agarre de pinza, se revisa circuito y ensamblan partes del prototipo 40 Horas 120
semana del 14 mayo-2 junio Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo Se requiere cambiar el mecanismo de funcionamiento delas prótesis para no utilizar mas hilos de cáñamo, se comienza a estandarizar un diseño mas mecánico en funcionamiento de los dedos 60 Horas 180

Abril 2021

lunes 26 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo Mantenimiento de impresora y comienzo con el diseño de la mano 8 Horas 24
jueves 22 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo montaje de sensor optico 4 Horas 12
lunes 19 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo documentación y comenzar con revisión de sensor infrarrojo en herradura 8 Horas 24
viernes 16 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo acople de hackberry para entrevista 6 Horas 18
jueves 15 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo Impresión de nuevos soportes y diseño de socket de Maria Jose 4 Horas 12
miercoles 14 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo Circuito en baquela e impresión de primer soporte 8 Horas 24
martes 13 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo diseño de socket 8 Horas 24
lunes 12 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo montaje circuito 8 Horas 24
Jueves 8 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo diseño e impresión de palma de la mano 4 Horas 12
Miércoles 7 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo revisar alimentación y nueva protesis. 8 Horas 24
Carlos Salazar Pruebas generales de motores, sensores y programación 10 Horas 30
Martes 6 Descripción Tiempo TS
Carlos Salazar Programación de la prótesis 6 Horas 18
Lunes 5 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo Montaje del circuito en PCB 8 Horas 24
Carlos Salazar Pruebas del circuito PCB 4 Horas 12

Marzo 2021

miercoles 31 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo Ajuste de modos en la programación. 8 Horas 24
Lunes 29 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo Ensamble servo dedo oponible y revisar programación conjunta.. 8 Horas 24 TS
Carlos Salazar Documentación general 4 Horas 12 TS
Jueves 25 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo Ensamble servo indice. 8 Horas 24 TS
Carlos Salazar Documentación general 4 Horas 12 TS
Miércoles 24 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo Ensamble primer servo. 8 Horas 24 TS
Carlos Salazar Documentación general, Reajuste en el diseño de Power Supply y Mother Board 4 Horas 12 TS
Martes 23 Descripción Tiempo TS
Carlos Salazar Reajuste en el diseño de PCB Motor Shield 4 Horas 12 TS
Sábado 20 Descripción Tiempo TS
Carlos Salazar Creación de modelo CAD para componentes que no lo tuvieran 4 Horas 12 TS
Viernes 19 Descripción Tiempo TS
Carlos Salazar Modelo CAD de las PCB para verificación de dimensiones 4 Horas 12 TS
Jueves 18 Descripción Tiempo TS
Carlos Salazar Actualización de los diseños PCB con base en los errores encontrados 4 Horas 12 TS
Miércoles 17 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo Revisión bibliográfica para generar programación de motores 8 Horas 24 TS
Carlos Salazar Inspección y ensamblaje de componentes en PCB Shield para motores 4 Horas 12 TS
Martes 16 Descripción Tiempo TS
Carlos Salazar Recogida de PCB Shield para motorreductores 4 Horas 12 TS
Lunes 15 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo grabación de los videos del ensamble 8 Horas 24 TS
Carlos Salazar Ensamblaje de componentes principales en las PCB 4 Horas 12 TS
Viernes 12 Descripción Tiempo TS
Carlos Salazar Prueba de las PCB MotherBoard y SupplyBoard 4 Horas 12 TS
Jueves 11 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo Ensamble de dedos 4 Horas 12 TS
Carlos Salazar Recogida de PCB y ensamblaje de componentes 4 Horas 12 TS
Miércoles 10 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo se trabaja en el sensor CNY70 infrarrojo para detectar el movimiento muscular. 8 Horas 24 TS
Carlos Salazar Funcionamiento de los códigos en el motorreductor 4 Horas 12 TS
Martes 9 Descripción Tiempo TS
Carlos Salazar Creación de funciones y adaptación de código a ESP32 4 Horas 12 TS
Lunes 8 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo se comienza con la revisión de la electrónica. 8 Horas 24 TS
Carlos Salazar Programación de motores 4 Horas 12 TS
Jueves 4 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo Impresión de dedos faltantes y corrección de piezas. 4 Horas 12 TS
Miércoles 3 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo Se comienza con el ensamblaje. 8 Horas 24 TS
Lunes 1 Descripción Tiempo TS
Alejandro Arévalo Revisión de piezas y ver las que faltan. 4 Horas 12 TS

Febrero 2021

Febrero 19 a 5 de Marzo Descripción Tiempo TS
Carlos Salazar Investigación PCB 44 Horas 132 TS

Enero 2021

Lunes 25 Descripción Tiempo TS
Diego Camacho Inducción Proyecto 1 Horas 3 TS

Diciembre 2020

Lunes 28 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Preparación de Escenario de presentación del curso, Primeras Capturas, Edición de Sección de Sensores infrarrojos 5 Horas 15 TS 
 TO DO: Utilizar un microfono de solapa para captura de la narración
Jueves 17 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Reunión en M3D para planeación y evaluación de lista de temas a documentar 5 Horas 15 TS 
 TO DO: Definir un espacio para adecuarlo como escenario de presentación
      Conseguir trípode para ubicar facilmente el celular 
      Conseguir camara tipo microscopio para grabación de tomas de tamaño reducido (circuitos, componentes electrónicos, pequeños objetos)
Miercoles 16 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Creación de lista de temas a tener en cuenta para el Curso Virtual de Prótesis Mioeléctrica 5 Horas 15 TS
Viernes 11 Descripción Tiempo TS
Melissa Villanueva Diseño palma de la mano prótesis camilo 5 Horas 15 TS

Septiembre 2020

Semana 31 de agosto 4 de septiembre

Martes 1 Descripción Tiempo TS
Melissa Villanueva Trabajo en el diseño de la mano en rhinoceros 5 Horas 15 TS
Lunes 31 Descripción Tiempo TS
Melissa Villanueva Trabajo en el diseño de la mano en tinkercad 6 Horas 18 TS

Agosto 2020

Viernes 28 Descripción Tiempo TS
Melissa Villanueva Diseño palma de la mano prótesis camilo 5 Horas 15 TS
Jueves 27 Descripción Tiempo TS
Melissa Villanueva Ajuste en el diseño de los espacios de los hilos para la mano de la prótesis de Camilo 5 Horas 15 TS
Miércoles 26 Descripción Tiempo TS
Melissa Villanueva Ajuste en el diseño del servo motor en la palma de la mano 5 Horas 15 TS
Martes 25 Descripción Tiempo TS
Melissa Villanueva Diseño del servo motor en la palma de la mano 4 Horas 12 TS
lunes 24 Descripción Tiempo TS
Melissa Villanueva Selección de los diseños para el sistema eléctrico de la prótesis 5 Horas 15 TS
Viernes 21 Descripción Tiempo TS
Melissa Villanueva Investigación sobre el sistema eléctrico que usa el diseño seleccionado 5 Horas 15 TS
Jueves 20 Descripción Tiempo TS
Melissa Villanueva Selección de diseños a presentar para el nuevo prototipo 4 Horas 12 TS
Miercoles 19 Descripción Tiempo TS
Melissa Villanueva Estudio de las prótesis de la fundación, sus necesidades acerca del diseño, investigación de diseños que cumplan estas necesidades 4 Horas 12 TS
Martes 18 Descripción Tiempo TS
Melissa Villanueva Investigación de prótesis de la fundación descarga y revisón de módelos, investigación de prótesis de las que están en el mercado 5 Horas 15 TS
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