Difference between revisions of "Prótesis Erick"

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[[Category:Ongoing projects]]
 
[[Category:Ongoing projects]]
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== Jefe de proyecto ==
 
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| [https://fr.utopiamaker.com/m3duto/user:244719 Margarita Yate] || [[File:Br_244719_photo.jpg|thumb]]
 
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== Plan de trabajo ==
 
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*Programación de prótesis 7-11 Sep
 
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*02 de octubre entrega final
 
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== Presentación ==
 
== Presentación ==
  
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[[File:ErickMother001.jpg|300px|thumb]]
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[[File:Erick Yate Protesis Entrega 12 12 2020.jpg|300px|thumb|Protesis Erick Yate Diciembre 2020]]
  
 
Erick es un niño de 14 años y habita en la ciudad de Bogotá, en el pasado ha sido beneficiario de la fundación con una protesis mecánica personalizada con motivo del personaje Optimus Prime de la pelicula Transformers.
 
Erick es un niño de 14 años y habita en la ciudad de Bogotá, en el pasado ha sido beneficiario de la fundación con una protesis mecánica personalizada con motivo del personaje Optimus Prime de la pelicula Transformers.
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=== Objetivo ===
 
=== Objetivo ===
 
Este proyecto es un proyecto de vida para Erick. Vamos a documentar aquí todos los modelos de prótesis que va a recibir Erick durante su proceso de crecimiento, tratando de tener para él siempre los mejores avances de la tecnología, para que el uso de la prótesis puede ser cada vez más útil para él.
 
Este proyecto es un proyecto de vida para Erick. Vamos a documentar aquí todos los modelos de prótesis que va a recibir Erick durante su proceso de crecimiento, tratando de tener para él siempre los mejores avances de la tecnología, para que el uso de la prótesis puede ser cada vez más útil para él.
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== Recursos ==
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== Desarrolladores y Recursos ==
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Para llevar a cabo la producción de esta solución se deben tener en cuenta los siguientes perfiles profesionales y el tiempo requerido para hacer entrega de la prótesis en un tiempo no mayor a 30 días.
 
  
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*Psicólogo
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*Fisioterapeuta
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*Ingeniero Mecatrónico
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! Jefes de Proyecto
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*Ingeniero Electrónico
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! Desarrolladores
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*Diseñador Industrial
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! Contabilidad
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*Artista Gráfico
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== Desarrolladores ==
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! Profile
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! Photo
  
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| [https://fr.utopiamaker.com/m3duto/user:382172 Johan Garcia]<br> Tutor || [[File:Br_382172_photo.jpg|thumb]]
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| [https://fr.utopiamaker.com/m3duto/user:924818 Erick Yate]<br> Jefe de Proyecto|| [[File:Erick Yate Protesis Entrega 12 12 2020.jpg|150px|thumb]]
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! Maker
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! Profile
 
! Photo
 
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! Profile 
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| [[Fabian Bustos]] <br>(Diseño Electrónico, Mecánico y Programación)|| [[File:Fabian.jpg|Fabian.jpg]]
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| [[Miguel Duran]] <br> (Impresión 3D y Ensamble) ||[[File:br_914883_photo.jpg|br_914883_photo.jpg]]
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|  [https://es.utopiamaker.com/m3duto/uto_tpl_app.htm#!/one?userid=997037 Sebastian Martinez] (Diseño 3D y Documentación )  || [[File:Borra.jpg|125px|]]
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! Componente
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! Valor Unitario
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!Cant
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! Valor Total
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! Estado
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| Filamento 3D PLA X 500g
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| 50.000 COP
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| 50.000 COP
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| Disponible en Inventario FM3D
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| Procesador Arduino NANO
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| 13.000 COP
 +
| 1
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| 13.000 COP
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| Disponible en Inventario FM3D
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| Servo-motor MG995R
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| 25.000 COP
 +
| 1
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| 25.000 COP
 +
| Disponible en Inventario FM3D
 +
|-
 +
| Servo-motor MG92B
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| 36.000 COP
 +
| 4
 +
| 144.000 COP
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| Disponible en Inventario FM3D
 +
|-
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| Sensor Infrarrojo de Proximidad
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| 2.000 COP
 +
|1
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| 2.000 COP
 +
| Disponible en Inventario FM3D
 
|-
 
|-
−
| [[Bustos Fabian]] (Diseño Electrónico, Mecánico y Programación)|| [[File:Fabian.jpg|Fabian.jpg]] ||
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| Componentes Varios y Cableado
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*[https://utopiamaker.com/m3duto/user:197823 English  .]
+
| 12.000 COP
 +
|1
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| 12.000 COP
 +
| Switch Pulsador 10mm
 
|-
 
|-
 +
| Batería 3.7v 6000mAh
 +
| 14.000 COP
 +
|1
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| 28.000 COP
 +
|  Disponible en Inventario FM3D
 
|-
 
|-
−
| [[Duran Miguel]] (Impresión 3D y Ensamble) || [[File:br_914883_photo.jpg|br_914883_photo.jpg]] ||
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| Modulo Cargador HX2SJH20
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*[https://utopiamaker.com/m3duto/user:914883 English  .]
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| 13.000 COP
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| 1
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| 13.000 COP
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| Disponible en Inventario FM3D
 
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/uto_tpl_app.htm#!/one?userid=997037 Sebastian Martinez] (Diseño 3D y Documentación ) || [[File:Borra.jpg|125px|]] ||
+
| Adaptador de pared 9V DC
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*[https://utopiamaker.com/m3duto/user:997037 English  .]
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| 10.000 COP
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| 1
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| 10.000 COP
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| Disponible en Inventario FM3D
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|-
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/uto_tpl_app.htm#!/one?userid=394704 Nicoll Cáceres] (Diseño Electrónico, Mecánico y Programación) || [[File:pend.jpg|125px|]] ||
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| Total
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*[https://utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Español  .]
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| 297.000 COP
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=== Evaluación Antropométrica ===
 
=== Evaluación Antropométrica ===
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[[File:Medidas protesis 001.jpg|Medidas en modelo final|500px|thumb]]
 
Presenta malformación al nivel de la muñeca. Por petición del beneficiario la prótesis que se va a producir sera corta, empezando en la parte media del antebrazo, y deberá ejecutar al menos 3 posiciones diferentes en la mano. Utilizará un sensor electromiográfico para controlar los movimientos de la mano.
 
Presenta malformación al nivel de la muñeca. Por petición del beneficiario la prótesis que se va a producir sera corta, empezando en la parte media del antebrazo, y deberá ejecutar al menos 3 posiciones diferentes en la mano. Utilizará un sensor electromiográfico para controlar los movimientos de la mano.
  
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Escaneo inicial 4.png|Modelo Procesado de Extremidad
 
Escaneo inicial 4.png|Modelo Procesado de Extremidad
 
Medidas protesis 001.jpg|Medidas en modelo final
 
Medidas protesis 001.jpg|Medidas en modelo final
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Prueba Antropo 00B.jpg|Verificación de medidas
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Prueba Antropo 00A.jpg|
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*Link scan 3D Extremidad:  [[https://www.thingiverse.com/thing:3873637]]
 
*Link scan 3D Extremidad:  [[https://www.thingiverse.com/thing:3873637]]
  
−
=== Diseño de Prótesis ===
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=== Diseño de Prótesis e Impresión 3D ===
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 +
====20/11/2019====
 +
 
 +
Erick ha elegido el estilo que quiere para su prótesis, se trata de el modelo de brazo biónico futurista presentado por Evan Keuster de [https://3dprint.com/72594/3d-systems-e-nable-k-1-hand/ 3D Systems] en Junio de 2015, en la imagen de la derecha se puede apreciar el modelo de prótesis mecánica diseñada para beneficiarios con extremidad a nivel medio de la mano, se tomarán los datos de la evaluación antropométrica para escalar los modelos de los dedos, palma y brazo a las medidas reales, se modificará el diseño original de la palma para alojar los actuadores y el circuito electrónico, la batería se posicionará a la altura del brazo o se definirá si es más viable dejarla para conectar y cargarla en el bolsillo mientras esta alimenta la prótesis por medio de un cable, esto se hace pensando en la facil utilización e interacción con las vestiduras , se utilizarán materiales rígidos y flexibles en diferentes zonas de la protesis dependiendo del análisis mecánico.
  
−
Tomando como base el Scan 3D y las medidas tomadas el día Sabado 21 de Septiembre, hemos hecho un modelo base de la prótesis sobre el cual se empezarán a diseñar los componentes de esta solución, bajo solicitud del beneficiario se respetará la superficie exterior del socket y se conservará un diámetro no mayor a ___mm para que su utilización con la ropa sea una experiencia más comoda comparada con su anterior prótesis, hasta el momento el único elemento que puede aumentar el tamaño del brazo es la batería, se hara lo posible por mantener las tolerancias de volumen dentro del límite permitido.
 
  
 
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Mano Erick.jpg|Modelo base de la prótesis
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E-nable7.jpg|
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E-nable8.jpg|
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Exploded assembly view.jpg|
 
Circunferencias socket.jpg|Diseño de Socket
 
Circunferencias socket.jpg|Diseño de Socket
 
Vista previa ensamble.jpg|Vista Previa de Ensamble
 
Vista previa ensamble.jpg|Vista Previa de Ensamble
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====20/11/2019====
 
  
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Erick ha elegido el estilo que quiere para su prótesis, se trata de el modelo de brazo biónico futurista presentado por [https://3dprint.com/72594/3d-systems-e-nable-k-1-hand/ 3D Systems] en Junio de 2015, en la imagen de la derecha se puede apreciar el modelo de prótesis mecánica diseñada para beneficiarios con extremidad a nivel medio de la mano, se tomarán los datos de la evaluación antropométrica para escalar los modelos de los dedos, palma y brazo a las medidas reales, se modificará el diseño original de la palma para alojar los actuadores y el circuito electrónico, la batería se posicionará a la altura del brazo o se definirá si es más viable dejarla para conectar y cargarla en el bolsillo mientras esta alimenta la prótesis por medio de un cable, esto se hace pensando en la facil utilización e interacción con las vestiduras , se utilizarán materiales rígidos y flexibles en diferentes zonas de la protesis dependiendo del análisis mecánico.
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Se han realizado modificaciones al modelo de mano K1 de Evan Keuster, ([https://3dprint.com/72594/3d-systems-e-nable-k-1-hand/ 3D Systems] y e-Nable) utilizando los software  Rhinoceros  6 y ZBrush 4R8 tanto para la modificación como para la generación de complementos, el modelo original presentaba una fusión o unión entre las falanges proximales y mediales de los dedos índice, medio, anular y meñique, esto limitaba la libertad para ejecutar movimientos de modo natural, se modificó el modelo de cada dedo para ajustar los rangos de giro y la tolerancia entre falanges para mejorar la motricidad fina en la ejecución de acciones de agarre.
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El modelo original está diseñado para funcionar como prótesis mecánica, posee internamente gran espacio, lo que la hace muy util para diferentes casos, pero por tratarse de una prótesis mioeléctrica se ha utilizado el volumen correspondiente a la palma para alojar 4 servo-motores los cuales están a cargo del movimiento de los dedos índice, medio, anular y meñique.
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Ensamble muneca 001.jpg|Ensamble Muñeca-Mano
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Ensamble muneca 002.jpg|
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Modelo dedo proceso.png|Edición de modelo
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Impresión 3D menique.png|Preparación para impresión
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Tapa poleas Erick Yate 14112020.jpg|Tapa Superior Para Mecanismo
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Tapa poleas Erick Yate 14112020 00B.jpg|Tapa Superior Para Mecanismo 2
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Tapa motores Erick Yate 14112020 00B.jpg|Tapa Inferior Para Mecanismo
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Tapa motores Erick Yate 14112020.png|Tapa Inferior Para Mecanismo 2
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Teniendo en cuenta la forma y conservando la continuidad del diseño, se diseñó una tapa para proteger el mecanismo de los motores que sobresale en la superficie superior de la palma, tambien se generó un cover para la parte interna de la palma donde se encuentran los servo-motores, en esta tapa hemos realizado un volumen extra que esta pensado para mejorar el agarre de objetos cilíndricos y esféricos.
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Desde este modelo exploramos la implementación de un quinto servo-motor para ejecutar la flexión y extensión de la muñeca, por eso desde este punto el modelo original correspondiente se ha reemplazado por un brazo que integra el servo-motor en la zona de la muñeca, avanzando hacia el codo nos deja un espacio para la batería y circuito de control, terminando por el Socket que hace contacto directo con el usuario y sostiene todo el ensamble.
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Mano Erick.jpg|Modelo base de la prótesis
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Ensamble mano muñeca 002.jpg|Impresión de Palma
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E-nable7.jpg|
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Dedo Erick Impresion3D.jpg|Ensamble dedo
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E-nable8.jpg|
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Mano Erick Impresion3D.jpg|Ensamble mano
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Exploded assembly view.jpg|
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Pieza muneca PLA 001.jpg|Pieza Muñeca Impresa
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Ensamble Protesis Erick.jpg|Ensamble de Prótesis
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Ensamble Protesis Erick 002.jpg
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Ensamble Protesis Erick 003.jpg
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Ensamble Protesis Erick 005.jpg
 
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Esta prótesis utilizara actuadores tipo servo de los utilizados en modelos de RC, estos motores flexionaran los dedos por medio de hilos que se enrollan sobre poleas cuando los motores se activan, el movimiento de los dedos se reduce a un desplazamiento lineal menor a 4cm de longitud en los hilos, que es el rango entre dedos extendidos y completamente contraidos, al utilizar motores de este tipo se debe diseñar una polea compatible con el mismo teniendo en cuenta que la mitad de la circunferencia sea igual al desplazamiento del dedo, esto se debe a que el servo tiene un giro controlable de 0 a 180 grados como se muestra en la siguiente imagen.
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=== Analisis Electrónico ===
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[[File:Arduino-optointerruptor-funcionamiento.png|Arduino-optointerruptor-funcionamiento|500px|thumb]]
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Esta prótesis será mioeléctrica, esto significa que utiliza un senso para tomar datos de la actividad muscular de la extremidad, implementa un microcotrolador programable para el proceso de datos y la toma de decisiones, unos actuadores que ejecutan movimiento en el mecanismo de los dedos y muñeca, y un led RGB indicador del estado actual de la prótesis para hacer mas intuitiva la experiencia de usuario.
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*Sensores
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Para obtener lectura de la actividad muscular utilizamos un sensor infrarrojo de proximidad, el cual se ha fijado a un lugar especifico del socket de la protesis, este sensor toma la distancia resultante de una contracción muscular por medio de una barrera de luz infrarroja, el microcontrolador saca un promedio de 10 muestras para eliminar posibles picos ocasionados por ruido, la señal se escala a un rango de 0 a 180 y se envia directamente a los servos.
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Desplazamiento servo2.jpg|Diseño de polea
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Sensor-Infrarrojo-de-Herradura.jpg|Sensor-Infrarrojo-de-Herradura
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Arduino-optointerruptor-funcionamiento.png|Arduino-optointerruptor-funcionamiento
 
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=== Analisis Electrónico ===
 
  
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Esta prótesis será eléctrica, esto significa que utiliza un sensor para detectar una fuerza aplicada por la actividad muscular de la extremidad y así activar los motores que ejecutan movimientos en la prótesis. El sensor es [https://www.mactronica.com.co/sensor-de-fuerza-resistivo-fsr402 Sensor de Presión] el cual al detectar una flexión en la membrana el sensor cambia su resistencia interna, esta señal puede ser muestreada analogamente por un microcontrolador [https://store.arduino.cc/usa/arduino-nano Arduino Nano] con resolucion de 8 bit (1023 muestras), y por medio de esto se controlara el movimiento de los servomotores de los dedos [https://www.mactronica.com.co/servomotor-mg90s servomotormg90s] y la muñeca [https://www.mactronica.com.co/servomotor-futaba-s3003 servomotors3003].
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*Actuadores
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[[File:Desplazamiento servo2.jpg|Diseño de polea|450px|thumb]]
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Esta prótesis utilizara actuadores tipo servo-motor, de los mismos utilizados en modelos de RC, estos motores flexionaran los dedos por medio de hilos que se enrollan sobre poleas cuando los motores se activan, el movimiento de los dedos se reduce a un desplazamiento lineal menor a 4cm de longitud en los hilos, que es el rango entre dedos extendidos y completamente contraidos, al utilizar motores de este tipo se debe diseñar una polea compatible con el mismo teniendo en cuenta que la mitad de la circunferencia sea igual al desplazamiento del dedo, esto se debe a que el servo tiene un giro controlable de 0 a 180 grados como se muestra en la siguiente imagen.
  
−
En la primera imagen se pueden apreciar los componentes necesarios para construir el circuito electrónico, en la segunda imagen se observa las conexiones de los componentes, en la tercera imagen se evidencia a tener en cuenta la posicion del sensor sobre el musculo ya que puede cambiar la señal por lo que se recomienda al beneficiario conservar siempre la misma posición para que la prótesis trabaje de manera normal.
+
Utilizamos servo-motores de engranajes metálicos y alto torque para garantizar el correcto desempeño en diferentes escenarios, para el control de los dedos se han utilizado 4 servo-motores [https://www.towerpro.com.tw/product/mg92b/ TowerPro MG92B] de 3.5kg/cm de torque, con estos se han logrado buenos resultados de agarre en prótesis anteriores producidas por la Fundación M3D.
  
−
En la imagen 4 se muestra el diagrama de flujo del programa utilizado en el Arduino Nano, el programa basicamente toma datos de un pin análogo y ejecuta diferentes movimientos en los servomotores dependiendo del nivel de señal de entrada, en el siguiente link se encuentra el codigo para que el circuito controle los servos con la señal del sensor. Codigo para Arduino Nano: [https://docs.google.com/document/d/1xnGQN0G2JwEHh3hWu-CoeBeT1lcG10uL0KE-tc0QpLo/edit?usp=sharing Código Protesis Erik]
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Esta es la primera prótesis de la Fundación M3D que ejecuta movimiento independiente de flexión y extensión de la muñeca, tarea para la cual hemos instalado un servo-motor tipo [https://www.mactronica.com.co/servomotor-futaba-s3003 TowerPro MG995], de engranajes metálicos y 4.1kg/cm de torque, este servo le dara la facultad a la mano de rotar 180 grados y multiplicar las posibilidades a la hora de tomar objetos que esten en un nivel bajo o alto.
  
−
Se instaló un switch para indicar si se quiere mover la muñeca o los dedos, con este metodo el usuario tendrá mas control sobre su prótesis.
 
  
 
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Componentes.jpg|Imagen 1:Componentes electrónicos
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Desplazamiento servo2.jpg|Diseño de polea
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Conexiones.jpg|Imagen 2:Conexiones
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MG92B-1B.jpg|Servo MG92B (Dedos)
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Myoware position.jpg|Imagen3: Posicion de Electrodos
+
Servo mg995.jpg|Servo MG995 (Muñeca)
−
Programacion.jpg|thumb|Imagen 4: Programación
+
 
 
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=== Impresión 3D ===
+
*Programación
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11/12/2019
+
[[File:Circuito proteus Karen.jpg|Circuito Electrónico|450px|thumb]]
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 +
El microcontrolador captura la actividad muscular por medio del sensor conectado al pin análogo A3, posiciona los dedos y la muñeca de acuerdo al estado seleccionado por el botón selector, las posiciones se encuentran en una tabla de valores formada por 5 variables correspondientes a cada servo, de este modo una variable puede guardar varios valores de posición, ser modificada y accesible.
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El micro posee un led RGB como indicador visual del estado de la prótesis, a cada pulsación del boton, el led pasará a un color diferente y apuntara a nuevas variables de posición, así el usuario puede tener control total y la posibilidad de añadir multiples posiciones de uso cotidiano.
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 +
En la primera imagen se pueden apreciar los componentes necesarios para construir el circuito electrónico, en la segunda imagen se observa las conexiones de los componentes, en la tercera imagen se evidencia a tener en cuenta la posicion del sensor sobre el musculo ya que puede cambiar la señal por lo que se recomienda al beneficiario conservar siempre la misma posición para que la prótesis trabaje de manera normal.
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 +
En la imagen 4 se muestra el diagrama de flujo del programa utilizado en el Arduino Nano, el programa basicamente toma datos del sensor, utiliza una serie de condicionales if para decidir en 4 niveles de señal si se debe mover la muñeca o los dedos, con este metodo el usuario tendrá mas control sobre su prótesis.
 +
 
 +
[https://github.com/JasperMachines/Codigo_Protesis_Erick_Stiven_Yate/blob/main/Codigo_Protesis_Erick_Stiven_Yate_V1.ino Codigo Protesis Erick Stiven Yate V1 ]
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 +
[https://github.com/JasperMachines/Codigo_Protesis_Erick_Stiven_Yate/blob/main/Codigo_Protesis_Erick_Stiven_Yate_V4_Final.ino Codigo Protesis Erick Stiven Yate V4]
  
−
Se ha realizado una impresión de prueba de la palma y algunos dedos del modelo publicado por [https://3dprint.com/72594/3d-systems-e-nable-k-1-hand/ 3D Systems] y e-Nable, se encuentran defectos de estabilidad en el movimiento de flexión de los dedos, dado que las protesis normalmente estan sometidas a esfuerzos considerables y requieren cierta precisión en los movimientos, se modificará el diseño original de los dedos para que sean articulados y ensamblados con tornillos pequeños, el objetivo es de aprovechar al maximo el torque de los actuadores para que la mano presente buen desempeño en el agarre de pequeños y medianos objetos, para mejorar la efectividad del agarre aún más se tratara de instalar en la superficie de las falanges distales unos fingergrips (Imagen 4 y 5), los cuales han sido muy utiles en las prótesis mecánicas antes producidas en la fundación.
 
  
 
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−
Mano_Erick_001.jpg|Impresión de palma y dedos
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Componentes.jpg|Imagen 1:Componentes electrónicos
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Mano_Erick_002.jpg|
+
Circuito proteus Karen.jpg|Circuito Electrónico
−
Flexy fingers.jpg|Flexy Fingers
+
Myoware position.jpg|Imagen3: Posición de Sensores (Ejemplo)
−
Fingergrips.jpg|Fingergrips
+
Programacion.jpg|thumb|Imagen 4: Programación
−
Fingergrips 002.jpg|
 
 
</gallery>
 
</gallery>
  
−
19/12/2019
+
=== Calibración y Entrega ===
  
−
Se ha terminado el diseño de la muñeca de la prótesis, esta muñeca puede generar posiciones de flexión y extensión en un rango de 120 grados, esto le dara al beneficiario la capacidad de tomar objetos sin modificar su postura corporal, el control de esta rotación se enlistará en los filtros digitales del microcontrolador.
 
−
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−
Ensamble muneca 001.jpg|Ensamble Muñeca-Mano
 
−
Ensamble muneca 002.jpg|
 
−
Pieza muneca PLA 001.jpg|Pieza Muñeca Impresa
 
−
Pieza muneca PLA 003.jpg|
 
−
Ensamble mano muñeca.jpg|Ensamble Mano - Muñeca
 
−
Ensamble mano muñeca 002.jpg|
 
−
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−
28/01/2020
+
[[File:Entrega Protesis Erick Yate 12 12 2020.jpg|thumb|Entrega de Protesis Erick Yate Diciembre 2020]]
  
−
Se ha modificado el modelo original de los dedos para realizar el ensamble final con tornillos pequeños, se han impreso todos los dedos de la mano y se ha hecho un ensamble temporal para verificar su correcto funcionamiento.
+
Es muy gratificante para el equipo de desarrollo de la Fundación hacer entrega de esta prótesis, la cual es el resultado de un extenso proceso de concepción y fabricación por parte de los colaboradores, a quienes agradecemos enormemente por su tiempo y el conocimiento aportado al proyecto, Erick ha recibido esta solución con mucho agrado y muestra curiosidad por su funcionamiento.  
  
−
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+
Estaremos atentos a los resultados de desempeño de la prótesis, teniendo en cuenta detalles importantes como la duración de la batería, precisión en los movimientos de agarre, la fiabilidad y comportamiento del sensor, la estabilidad del microcontrolador, etc. Con esta información tendremos la oportunidad de analizar, aplicar mejoras a cada etapa del proceso y en consecuecia producir soluciones cada vez más eficaces y completas para futuros beneficiarios de la fundación.
−
Modelo dedo proceso.png|Edición de modelo
 
−
Impresión 3D menique.png|Preparación para impresión
 
−
Dedo Erick Impresion3D.jpg|Ensamble dedo
 
−
Mano Erick Impresion3D.jpg|Ensamble mano
 
−
</gallery>
 
  
−
=== Ensamble ===
+
== Actividades ==
  
−
27/02/2020
+
===Reportes y TS 2020 ===
  
−
<gallery>
+
==Diciembre==
−
Ensamble Protesis Erick.jpg|Ensamble de Prótesis
 
−
Ensamble Protesis Erick 002.jpg
 
−
Ensamble Protesis Erick 003.jpg
 
−
Ensamble Protesis Erick 004.jpg
 
−
Ensamble Protesis Erick 005.jpg
 
−
</gallery>
 
  
−
=== Calibración y Entrega ===
+
{| class="wikitable sortable collapsible"
−
{| class="wikitable"
+
! Viernes 11
 +
! Descripción
 +
! Tiempo
 +
! TS
 
|-
 
|-
−
! Componente !! Presupuesto
+
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:275045 Karen Pérez] || Se definió la posición del sensor en el socket de la prótesis, se hicieron pruebas de agarre, se hizo trabajo de pintura, se dio la inducción para que el beneficiario la maneje de manera segura || 4 Horas || 12 TS
 
|-
 
|-
−
| Arduino Nano || 13.000
+
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:197823 Fabian Bustos] || Se definió la posición del sensor en el socket de la prótesis, se hicieron pruebas de agarre, se hizo trabajo de pintura, se dio la inducción para que el beneficiario la maneje de manera segura|| 4 Horas || 12 TS
 +
|}
 +
 
 +
 
 +
{| class="wikitable sortable collapsible"
 +
! Miercoles 9
 +
! Descripción
 +
! Tiempo
 +
! TS
 
|-
 
|-
−
| Sensor de Fuerza/Presión || 25.000
+
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:275045 Karen Perez] || Se genero el circuito final de la protesis en el software Proteus || 5 Horas || 15 TS
 
|-
 
|-
−
| Servomotor || 12.000 und
+
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:197823 Fabian Bustos] || Se integró el socket a la prótesis dejandolo removible y ajustable, se reemplazo el sensor muscular y el led rgb indicador debido a fallas|| 5 Horas || 15 TS
 +
|}
 +
 
 +
 +
 
 +
{| class="wikitable sortable collapsible"
 +
! Lunes 7
 +
! Descripción
 +
! Tiempo
 +
! TS
 
|-
 
|-
−
| Resistencia || 5.000
+
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:275045 Karen Perez] || Se hicieron ajustesen el circuito electrónico y a la programación|| 5 Horas || 15 TS
 
|-
 
|-
−
| Switch || 1.000
+
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:197823 Fabian Bustos] || Se hicieron ajustesen el circuito electrónico y a la programación|| 6 Horas || 18 TS
 +
|}
 +
 
 +
TODO: -Generar el diseño final del circuito para subirlo a la documentación.
 +
      -Integrar el Socket a la prótesis.
 +
      -Reemplazar sensor muscular.
 +
 
 +
==Noviembre==
 +
 
 +
{| class="wikitable sortable collapsible"
 +
! Sabado 14
 +
! Descripción
 +
! Tiempo
 +
! TS
 
|-
 
|-
−
| Cables || 7.000
+
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:197823 Fabian Bustos] || Se diseñaron dos tapas para proteger el mecanismo y los motores presentes en la palma|| 6 Horas || 18 TS
 +
|}
 +
 
 +
TODO: -Instalar los sensores de actividad muscular en el socket y realizar la calibración inicial.
 +
      -Realizar limpieza y trabajo de pintura para darle una estética apropiada a la prótesis.
 +
      -Imprimir cover para los motores alojados en la palma (material flexible).
 +
 
 +
 
 +
{| class="wikitable sortable collapsible"
 +
! Viernes 13
 +
! Descripción
 +
! Tiempo
 +
! TS
 
|-
 
|-
−
| Pilas Li-ion || 14.000 und
+
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:197823 Fabian Bustos] || Se integró el Socket impreso a la muñeca y mano|| 4 Horas || 12 TS
−
|-
 
−
| Cargador || $
 
−
|-
 
−
| Adaptador de pilas || $
 
−
|-
 
−
| Total || $
 
 
|}
 
|}
  
−
=== Programación Prótesis Erik ===
+
TODO: -Instalar los sensores de actividad muscular en el socket y realizar la calibración inicial.
 +
      -Realizar limpieza y trabajo de pintura para darle una estética apropiada a la prótesis.
 +
      -Imprimir cover para los motores alojados en la palma (material flexible).
  
−
#include <Servo.h>
+
{| class="wikitable sortable collapsible"
 +
! Jueves 12
 +
! Descripción
 +
! Tiempo
 +
! TS
 +
|-
 +
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:197823 Fabian Bustos] || Se integró el Socket impreso a la muñeca y mano, se instalaron las baterias de manera definitiva por seguridad  dejando un puerto de carga para conexion por cable y su respectivo conector, se modifico la tarjeta controladora para minimizar el espacio que ocupa, se modifico el código recibido (Segunda version en la sección de código) || 8 Horas || 24 TS
 +
|}
  
−
// Declaramos las variables para controlar el servo
+
TODO: -Instalar los sensores de actividad muscular en el socket y realizar la calibración inicial.
−
Servo servoMotor1;  //Dedo pulgar
+
      -Realizar limpieza y trabajo de pintura para darle una estética apropiada a la prótesis.
−
Servo servoMotor2;  //Dedo corazón
+
      -Diseñar e imprimir cover para los motores alojados en la palma (material flexible).
−
Servo servoMotor3;  //Dedo indice
 
−
Servo servoMotor4;  //Dedo anular y meñique
 
−
Servo servoMotor5;  //Muñeca
 
−
int AnalogPin = 0;  // Sensor conectado a Analog 0
 
−
int angulo = 0;     
 
−
int Activacion;   
 
−
const int BOTON = 3;
 
−
int val = 0;
 
−
int state = 0;
 
−
int old_val = 0; // almacena el antiguo valor de val
 
  
−
void setup() {
 
−
  Serial.begin(9600);
 
−
 
−
  servoMotor1.attach(5);
 
−
  servoMotor2.attach(6);
 
−
  servoMotor3.attach(6);
 
−
  servoMotor4.attach(8);
 
−
  servoMotor5.attach(10);
 
−
}
 
  
−
void loop() {
+
{| class="wikitable sortable collapsible"
−
  val= digitalRead(BOTON); // lee el estado del Botón
+
! Miercoles 11
−
    if ((val == HIGH) && (old_val == LOW)){
+
! Descripción
−
      state=1-state;
+
! Tiempo
−
    delay(10);
+
! TS
−
    }
+
|-
−
  old_val = val; // valor del antiguo estado
+
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:197823 Fabian Bustos] || Se recibio la prótesis en buen estado, la parte mecánica de los dedos se encuentra ensamblada y funcional, de acuerdo a la programación realizada, se recibio un socket impreso en 3D con la superficie de la extremidad y un portabaterias || 7 Horas || 21 TS
−
    if (state==1){
+
|}
−
    Activacion = analogRead(AnalogPin); // La Resistencia es igual a la lectura del sensor (Analog 0)
 
−
      Serial.print("Lectura Analogica = ");
 
−
      Serial.println(Activacion);
 
−
  if (Activacion>150){
 
−
        servoMotor5.write(angulo);
 
−
          delay(10);
 
−
          angulo++;
 
−
        if(angulo>180) angulo = 0;   
 
−
    }}
 
−
else{
 
−
  Activacion = analogRead(AnalogPin); // La Resistencia es igual a la lectura del sensor (Analog 0)
 
−
      Serial.print("Lectura Analogica = ");
 
−
      Serial.println(Activacion);
 
−
     
 
−
  if (Activacion>150){
 
−
servoMotor1.write(angulo);
 
−
servoMotor2.write(angulo);
 
−
servoMotor3.write(angulo);
 
−
servoMotor4.write(angulo);
 
  
−
    delay(10);
+
TODO: -Integrar las partes, modulo portabaterías, socket(brazo) y mano.
−
    angulo++;
+
      -Definir la distribución del cableado desde los sensores musculares en el socket,
−
  if(angulo>180) angulo = 0;
+
      hasta la muñeca donde llegan los cables de los actuadores.
−
  }
+
      -Complementar el código para que el uso de la protesis sea intuitiva para el usuario.
−
  }
 
−
}
 
  
−
== Actividades ==
 
  
−
===Reportes y TS 2020 ===
+
{| class="wikitable sortable collapsible"
 +
! Jueves 05
 +
! Descripción
 +
! Tiempo
 +
! TS
 +
|-
 +
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:701458 Salomé Pérez] || Teniendo la prótesis se hicieron las pruebas de funcionamiento para realizar la entrega en la fundación con el beneficiario, pero el circuito no estaba soldado de forma correcta por lo que se tuvo que volver a soldar y finalmente no pudo probarse ni realizar la entrega || 10 Horas || 30 TS
 +
|}
  
−
===Octubre===
+
{| class="wikitable sortable collapsible"
 +
! Miércoles 04
 +
! Descripción
 +
! Tiempo
 +
! TS
 +
|-
 +
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:701458 Salomé Pérez] || Se recogió la prótesis en la fundación para realizar las pruebas finales con el circuito soldado || 2 Horas || 6 TS
 +
|}
  
−
==Semana del 03 al 06 de noviembre==
 
 
{| class="wikitable sortable collapsible"
 
{| class="wikitable sortable collapsible"
 
! Martes 03
 
! Martes 03
Line 283: Line 400:
 
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] ||  Ayuda en la parte de soldar el circuito || 4 Horas ||  12 TS
 
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] ||  Ayuda en la parte de soldar el circuito || 4 Horas ||  12 TS
 
|-
 
|-
−
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:830669 Sebastian R.] || **** || 5 Horas || 15 TS
+
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:830669 Sebastian R.] || Se soldó el circuito y se lijaron las últimas piezas impresas que correspondían a la nueva cavidad del circuito || 4 Horas || 12 TS
 
|-
 
|-
 
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:701458 Salomé Pérez] || Lijado de las ultimas piezas impresas, ayuda en el proceso de soldar el circuito || 4 Horas || 12 TS
 
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:701458 Salomé Pérez] || Lijado de las ultimas piezas impresas, ayuda en el proceso de soldar el circuito || 4 Horas || 12 TS
Line 291: Line 408:
  
 
==Octubre==
 
==Octubre==
 +
{| class="wikitable sortable collapsible"
 +
! Viernes 30
 +
! Descripción
 +
! Tiempo
 +
! TS
 +
|-
 +
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] ||  Entrega de prótesis a Erick y margarita || 9 Horas ||  27 TS
 +
|}
 +
 +
{| class="wikitable sortable collapsible"
 +
! Jueves 29
 +
! Descripción
 +
! Tiempo
 +
! TS
 +
|-
 +
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] ||  Desoldar y soldar el arduino y los cables a este - Probar funcionamiento y ajustar al nuevo diseño || 14 Horas ||  42 TS
 +
|}
 +
 +
{| class="wikitable sortable collapsible"
 +
! Miercoles 28
 +
! Descripción
 +
! Tiempo
 +
! TS
 +
|-
 +
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Arreglo de la Wiki en la sección de análisis electrónico - Poner programación, texto, imagenes de los componentes y diseño de la electrónica || 6 Horas ||  18 TS
 +
|}
 +
 +
{| class="wikitable sortable collapsible"
 +
! Martes 27
 +
! Descripción
 +
! Tiempo
 +
! TS
 +
|-
 +
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] ||  Ir a la fundación para dejar todo soldado, descargar programar del arduino y cambiar el diseño de nuevo || 8 Horas ||  24 TS
 +
|}
 +
 +
{| class="wikitable sortable collapsible"
 +
! Lunes 26
 +
! Descripción
 +
! Tiempo
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! TS
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 +
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Soldar arduino || 8 Horas ||  24 TS
 +
|}
 +
 
{| class="wikitable sortable collapsible"
 
{| class="wikitable sortable collapsible"
 
! Viernes 23
 
! Viernes 23
Line 339: Line 501:
 
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Unión de la parte de programación del switch a la programación de la prótesis || 7 Horas ||  21 TS
 
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Unión de la parte de programación del switch a la programación de la prótesis || 7 Horas ||  21 TS
 
|}
 
|}
−
 
  
 
{| class="wikitable sortable collapsible"
 
{| class="wikitable sortable collapsible"
Line 360: Line 521:
 
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Diseño en hoja del sistema electrónico y programación del switch || 6 Horas ||  18 TS
 
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Diseño en hoja del sistema electrónico y programación del switch || 6 Horas ||  18 TS
 
|}
 
|}
 +
 
{| class="wikitable sortable collapsible"
 
{| class="wikitable sortable collapsible"
 
! Miércoles 14
 
! Miércoles 14
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! TS
 
! TS
 
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Corrección de diseño en  el tornillo || 6 Horas ||  18 TS
+
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Diseño en  el tornillo || 8 Horas ||  24 TS
 
|}
 
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! TS
 
! TS
 
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Corrección de diseño en  el tornillo || 6 Horas ||  18 TS
+
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Propuesta de diseño de la parte electronica|| 7 Horas ||  21 TS
 
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! TS
 
! TS
 
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Corrección de diseño en el tornillo || 6 Horas ||  18 TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Ir a la fundación - recoger materiales y nuevas ideas para la parte electronica|| 7 Horas ||  21 TS
 
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! TS
 
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Corrección de diseño en  el tornillo || 6 Horas ||  18 TS
+
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Propuesta para el diseño de la parte electronica || 7 Horas ||  21 TS
 
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Corrección de diseño en el tornillo || 6 Horas ||  18 TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Reunión con los practicantes - Hacer y enviar lista de materiales || 7 Horas ||  21 TS
 
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! TS
 
! TS
 
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Corrección de diseño en  el tornillo || 6 Horas ||  18 TS
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Prueba de la prótesis y escoger la bateria || 7 Horas ||  21 TS
 
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Line 438: Line 600:
 
! TS
 
! TS
 
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| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Corrección de diseño en  el tornillo || 6 Horas ||  18 TS
+
| [https://es.utopiamaker.com/m3duto/user:394704 Nicoll Cáceres] || Reunión con Johan y empezar a armar la próetis || 7 Horas ||  21 TS
 
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|}
  

Latest revision as of 12:21, 29 March 2021

Presentación

Protesis Erick Yate Diciembre 2020

Erick es un niño de 14 años y habita en la ciudad de Bogotá, en el pasado ha sido beneficiario de la fundación con una protesis mecánica personalizada con motivo del personaje Optimus Prime de la pelicula Transformers. En este proyecto se desarrollará una prótesis mioeléctrica para su brazo izquierdo, la cual le servirá para mejorar su movilidad y será la plataforma de entrenamiento para futuras prótesis mas avanzadas.

Objetivo

Este proyecto es un proyecto de vida para Erick. Vamos a documentar aquí todos los modelos de prótesis que va a recibir Erick durante su proceso de crecimiento, tratando de tener para él siempre los mejores avances de la tecnología, para que el uso de la prótesis puede ser cada vez más útil para él.










Desarrolladores y Recursos

Jefes de Proyecto Desarrolladores Contabilidad
Profile Photo
Johan Garcia
Tutor
Br 382172 photo.jpg
Erick Yate
Jefe de Proyecto
Erick Yate Protesis Entrega 12 12 2020.jpg
Profile Photo
Fabian Bustos
(Diseño Electrónico, Mecánico y Programación)		 Fabian.jpg
Miguel Duran
(Impresión 3D y Ensamble)		 br_914883_photo.jpg
Sebastian Martinez (Diseño 3D y Documentación ) Borra.jpg
Componente Valor Unitario Cant Valor Total Estado
Filamento 3D PLA X 500g 50.000 COP 1 50.000 COP Disponible en Inventario FM3D
Procesador Arduino NANO 13.000 COP 1 13.000 COP Disponible en Inventario FM3D
Servo-motor MG995R 25.000 COP 1 25.000 COP Disponible en Inventario FM3D
Servo-motor MG92B 36.000 COP 4 144.000 COP Disponible en Inventario FM3D
Sensor Infrarrojo de Proximidad 2.000 COP 1 2.000 COP Disponible en Inventario FM3D
Componentes Varios y Cableado 12.000 COP 1 12.000 COP Switch Pulsador 10mm
Batería 3.7v 6000mAh 14.000 COP 1 28.000 COP Disponible en Inventario FM3D
Modulo Cargador HX2SJH20 13.000 COP 1 13.000 COP Disponible en Inventario FM3D
Adaptador de pared 9V DC 10.000 COP 1 10.000 COP Disponible en Inventario FM3D
Total 297.000 COP

Etapas

Evaluación Psicológica

Erick y su madre nos cuentan que la Fundación ya ha construido una prótesis para el muchacho hace algunos años, con motivo del robot Optimus Prime de la serie Transformers, nos han explicado que a causa de un incendio la protesis lamentablemente ya no existe y Erick necesita su protesis para mejorar su desempeño en las tareas diarias.

Evaluación Antropométrica

Medidas en modelo final

Presenta malformación al nivel de la muñeca. Por petición del beneficiario la prótesis que se va a producir sera corta, empezando en la parte media del antebrazo, y deberá ejecutar al menos 3 posiciones diferentes en la mano. Utilizará un sensor electromiográfico para controlar los movimientos de la mano.

  • Medidas Erick Campos

  • Captura de Scan Original

  • Modelo Procesado de Extremidad

  • Medidas en modelo final

  • Verificación de medidas

  • Prueba Antropo 00A.jpg

Se ha tomado el scan 3D con un sensor tipo Kinect, el modelo resultante presenta imperfecciones en la superficie y se debe recortar para obtener solamente la superficie sobre la que se diseñara la prótesis, se utilizó el software Rhinoceros 6 para limpiar el modelo y se elimino la malla no necesaria.

  • Link scan 3D Extremidad: [[1]]

Diseño de Prótesis e Impresión 3D

20/11/2019

Erick ha elegido el estilo que quiere para su prótesis, se trata de el modelo de brazo biónico futurista presentado por Evan Keuster de 3D Systems en Junio de 2015, en la imagen de la derecha se puede apreciar el modelo de prótesis mecánica diseñada para beneficiarios con extremidad a nivel medio de la mano, se tomarán los datos de la evaluación antropométrica para escalar los modelos de los dedos, palma y brazo a las medidas reales, se modificará el diseño original de la palma para alojar los actuadores y el circuito electrónico, la batería se posicionará a la altura del brazo o se definirá si es más viable dejarla para conectar y cargarla en el bolsillo mientras esta alimenta la prótesis por medio de un cable, esto se hace pensando en la facil utilización e interacción con las vestiduras , se utilizarán materiales rígidos y flexibles en diferentes zonas de la protesis dependiendo del análisis mecánico.


  • Modelo base de la prótesis

  • E-nable7.jpg
  • E-nable8.jpg
  • Exploded assembly view.jpg

  • Diseño de Socket

  • Vista Previa de Ensamble

  • Modelo extremidad 001.jpg


Se han realizado modificaciones al modelo de mano K1 de Evan Keuster, (3D Systems y e-Nable) utilizando los software Rhinoceros 6 y ZBrush 4R8 tanto para la modificación como para la generación de complementos, el modelo original presentaba una fusión o unión entre las falanges proximales y mediales de los dedos índice, medio, anular y meñique, esto limitaba la libertad para ejecutar movimientos de modo natural, se modificó el modelo de cada dedo para ajustar los rangos de giro y la tolerancia entre falanges para mejorar la motricidad fina en la ejecución de acciones de agarre.

El modelo original está diseñado para funcionar como prótesis mecánica, posee internamente gran espacio, lo que la hace muy util para diferentes casos, pero por tratarse de una prótesis mioeléctrica se ha utilizado el volumen correspondiente a la palma para alojar 4 servo-motores los cuales están a cargo del movimiento de los dedos índice, medio, anular y meñique.

  • Ensamble Muñeca-Mano

  • Ensamble muneca 002.jpg

  • Edición de modelo

  • Preparación para impresión

  • Tapa Superior Para Mecanismo

  • Tapa Superior Para Mecanismo 2

  • Tapa Inferior Para Mecanismo

  • Tapa Inferior Para Mecanismo 2

Teniendo en cuenta la forma y conservando la continuidad del diseño, se diseñó una tapa para proteger el mecanismo de los motores que sobresale en la superficie superior de la palma, tambien se generó un cover para la parte interna de la palma donde se encuentran los servo-motores, en esta tapa hemos realizado un volumen extra que esta pensado para mejorar el agarre de objetos cilíndricos y esféricos.

Desde este modelo exploramos la implementación de un quinto servo-motor para ejecutar la flexión y extensión de la muñeca, por eso desde este punto el modelo original correspondiente se ha reemplazado por un brazo que integra el servo-motor en la zona de la muñeca, avanzando hacia el codo nos deja un espacio para la batería y circuito de control, terminando por el Socket que hace contacto directo con el usuario y sostiene todo el ensamble.


  • Impresión de Palma

  • Ensamble dedo

  • Ensamble mano

  • Pieza Muñeca Impresa

  • Ensamble de Prótesis

  • Ensamble Protesis Erick 002.jpg
  • Ensamble Protesis Erick 003.jpg
  • Ensamble Protesis Erick 005.jpg

Analisis Mecánico

Esta prótesis sera mioelectrica y tendra un movimiento de agarre progresivo, se trata de una estrategia cinemática con la que es posible tener varios niveles de agarre con una sola señal de entrada y un solo actuador mecanico, de este modo la prótesis al recibir un estimulo electromiográfico de nivel bajo, el motor realizaria un agarre tipo pinza tripode (dedos pulgar, indice y medio) y en el momento de recibir una señal de biopotencial mas alto el mecanismo engrana los dedos restantes (dedos anular y meñique), para terminar en una posicion de agarre cilíndrica/esférica, con esto se espera que el beneficiario con un poco de control sobre su actividad muscular en la extremidad, pueda tomar y sostener tanto objetos pequeños utilizando la punta de los tres dedos iniciales o objetos no mayores a la palma de la mano y de un peso no mayor a 150gr. Es posible dejar un grado de libertad de inclinación de 45 grados de extensión en la muñeca, este avance sera opcional dependiendo del espacio que tengamos disponible para un motor adicional.

  • Agarre Pinza Trípode

  • Agarre Esférico

  • Posición de Servos Dactilares

  • Movimientos de Flexión y Extensión de la Muñeca

  • Diseño de mecanismo de Flexión y Extensión de la Muñeca

  • Inclinacion muneca 002.jpg

Analisis Electrónico

Arduino-optointerruptor-funcionamiento

Esta prótesis será mioeléctrica, esto significa que utiliza un senso para tomar datos de la actividad muscular de la extremidad, implementa un microcotrolador programable para el proceso de datos y la toma de decisiones, unos actuadores que ejecutan movimiento en el mecanismo de los dedos y muñeca, y un led RGB indicador del estado actual de la prótesis para hacer mas intuitiva la experiencia de usuario.

  • Sensores

Para obtener lectura de la actividad muscular utilizamos un sensor infrarrojo de proximidad, el cual se ha fijado a un lugar especifico del socket de la protesis, este sensor toma la distancia resultante de una contracción muscular por medio de una barrera de luz infrarroja, el microcontrolador saca un promedio de 10 muestras para eliminar posibles picos ocasionados por ruido, la señal se escala a un rango de 0 a 180 y se envia directamente a los servos.


  • Sensor-Infrarrojo-de-Herradura

  • Arduino-optointerruptor-funcionamiento


  • Actuadores
Diseño de polea

Esta prótesis utilizara actuadores tipo servo-motor, de los mismos utilizados en modelos de RC, estos motores flexionaran los dedos por medio de hilos que se enrollan sobre poleas cuando los motores se activan, el movimiento de los dedos se reduce a un desplazamiento lineal menor a 4cm de longitud en los hilos, que es el rango entre dedos extendidos y completamente contraidos, al utilizar motores de este tipo se debe diseñar una polea compatible con el mismo teniendo en cuenta que la mitad de la circunferencia sea igual al desplazamiento del dedo, esto se debe a que el servo tiene un giro controlable de 0 a 180 grados como se muestra en la siguiente imagen.

Utilizamos servo-motores de engranajes metálicos y alto torque para garantizar el correcto desempeño en diferentes escenarios, para el control de los dedos se han utilizado 4 servo-motores TowerPro MG92B de 3.5kg/cm de torque, con estos se han logrado buenos resultados de agarre en prótesis anteriores producidas por la Fundación M3D.

Esta es la primera prótesis de la Fundación M3D que ejecuta movimiento independiente de flexión y extensión de la muñeca, tarea para la cual hemos instalado un servo-motor tipo TowerPro MG995, de engranajes metálicos y 4.1kg/cm de torque, este servo le dara la facultad a la mano de rotar 180 grados y multiplicar las posibilidades a la hora de tomar objetos que esten en un nivel bajo o alto.


  • Diseño de polea

  • Servo MG92B (Dedos)

  • Servo MG995 (Muñeca)

  • Programación
Circuito Electrónico

El microcontrolador captura la actividad muscular por medio del sensor conectado al pin análogo A3, posiciona los dedos y la muñeca de acuerdo al estado seleccionado por el botón selector, las posiciones se encuentran en una tabla de valores formada por 5 variables correspondientes a cada servo, de este modo una variable puede guardar varios valores de posición, ser modificada y accesible. El micro posee un led RGB como indicador visual del estado de la prótesis, a cada pulsación del boton, el led pasará a un color diferente y apuntara a nuevas variables de posición, así el usuario puede tener control total y la posibilidad de añadir multiples posiciones de uso cotidiano.

En la primera imagen se pueden apreciar los componentes necesarios para construir el circuito electrónico, en la segunda imagen se observa las conexiones de los componentes, en la tercera imagen se evidencia a tener en cuenta la posicion del sensor sobre el musculo ya que puede cambiar la señal por lo que se recomienda al beneficiario conservar siempre la misma posición para que la prótesis trabaje de manera normal.

En la imagen 4 se muestra el diagrama de flujo del programa utilizado en el Arduino Nano, el programa basicamente toma datos del sensor, utiliza una serie de condicionales if para decidir en 4 niveles de señal si se debe mover la muñeca o los dedos, con este metodo el usuario tendrá mas control sobre su prótesis.

Codigo Protesis Erick Stiven Yate V1

Codigo Protesis Erick Stiven Yate V4


  • Imagen 1:Componentes electrónicos

  • Circuito Electrónico

  • Imagen3: Posición de Sensores (Ejemplo)

  • Imagen 4: Programación

Calibración y Entrega

Entrega de Protesis Erick Yate Diciembre 2020

Es muy gratificante para el equipo de desarrollo de la Fundación hacer entrega de esta prótesis, la cual es el resultado de un extenso proceso de concepción y fabricación por parte de los colaboradores, a quienes agradecemos enormemente por su tiempo y el conocimiento aportado al proyecto, Erick ha recibido esta solución con mucho agrado y muestra curiosidad por su funcionamiento.

Estaremos atentos a los resultados de desempeño de la prótesis, teniendo en cuenta detalles importantes como la duración de la batería, precisión en los movimientos de agarre, la fiabilidad y comportamiento del sensor, la estabilidad del microcontrolador, etc. Con esta información tendremos la oportunidad de analizar, aplicar mejoras a cada etapa del proceso y en consecuecia producir soluciones cada vez más eficaces y completas para futuros beneficiarios de la fundación.

Actividades

Reportes y TS 2020

Diciembre

Viernes 11 Descripción Tiempo TS
Karen Pérez Se definió la posición del sensor en el socket de la prótesis, se hicieron pruebas de agarre, se hizo trabajo de pintura, se dio la inducción para que el beneficiario la maneje de manera segura 4 Horas 12 TS
Fabian Bustos Se definió la posición del sensor en el socket de la prótesis, se hicieron pruebas de agarre, se hizo trabajo de pintura, se dio la inducción para que el beneficiario la maneje de manera segura 4 Horas 12 TS


Miercoles 9 Descripción Tiempo TS
Karen Perez Se genero el circuito final de la protesis en el software Proteus 5 Horas 15 TS
Fabian Bustos Se integró el socket a la prótesis dejandolo removible y ajustable, se reemplazo el sensor muscular y el led rgb indicador debido a fallas 5 Horas 15 TS


Lunes 7 Descripción Tiempo TS
Karen Perez Se hicieron ajustesen el circuito electrónico y a la programación 5 Horas 15 TS
Fabian Bustos Se hicieron ajustesen el circuito electrónico y a la programación 6 Horas 18 TS 
TODO: -Generar el diseño final del circuito para subirlo a la documentación.
      -Integrar el Socket a la prótesis.
      -Reemplazar sensor muscular.

Noviembre

Sabado 14 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Se diseñaron dos tapas para proteger el mecanismo y los motores presentes en la palma 6 Horas 18 TS 
TODO: -Instalar los sensores de actividad muscular en el socket y realizar la calibración inicial.
      -Realizar limpieza y trabajo de pintura para darle una estética apropiada a la prótesis.
      -Imprimir cover para los motores alojados en la palma (material flexible).


Viernes 13 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Se integró el Socket impreso a la muñeca y mano 4 Horas 12 TS 
TODO: -Instalar los sensores de actividad muscular en el socket y realizar la calibración inicial.
      -Realizar limpieza y trabajo de pintura para darle una estética apropiada a la prótesis.
      -Imprimir cover para los motores alojados en la palma (material flexible).
Jueves 12 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Se integró el Socket impreso a la muñeca y mano, se instalaron las baterias de manera definitiva por seguridad dejando un puerto de carga para conexion por cable y su respectivo conector, se modifico la tarjeta controladora para minimizar el espacio que ocupa, se modifico el código recibido (Segunda version en la sección de código) 8 Horas 24 TS 
TODO: -Instalar los sensores de actividad muscular en el socket y realizar la calibración inicial.
      -Realizar limpieza y trabajo de pintura para darle una estética apropiada a la prótesis.
      -Diseñar e imprimir cover para los motores alojados en la palma (material flexible).


Miercoles 11 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Se recibio la prótesis en buen estado, la parte mecánica de los dedos se encuentra ensamblada y funcional, de acuerdo a la programación realizada, se recibio un socket impreso en 3D con la superficie de la extremidad y un portabaterias 7 Horas 21 TS 
TODO: -Integrar las partes, modulo portabaterías, socket(brazo) y mano.
     -Definir la distribución del cableado desde los sensores musculares en el socket, 
      hasta la muñeca donde llegan los cables de los actuadores.
     -Complementar el código para que el uso de la protesis sea intuitiva para el usuario.


Jueves 05 Descripción Tiempo TS
Salomé Pérez Teniendo la prótesis se hicieron las pruebas de funcionamiento para realizar la entrega en la fundación con el beneficiario, pero el circuito no estaba soldado de forma correcta por lo que se tuvo que volver a soldar y finalmente no pudo probarse ni realizar la entrega 10 Horas 30 TS
Miércoles 04 Descripción Tiempo TS
Salomé Pérez Se recogió la prótesis en la fundación para realizar las pruebas finales con el circuito soldado 2 Horas 6 TS
Martes 03 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Ayuda en la parte de soldar el circuito 4 Horas 12 TS
Sebastian R. Se soldó el circuito y se lijaron las últimas piezas impresas que correspondían a la nueva cavidad del circuito 4 Horas 12 TS
Salomé Pérez Lijado de las ultimas piezas impresas, ayuda en el proceso de soldar el circuito 4 Horas 12 TS
David Vargas Ayuda en la parte de soldar el circuito y lijar las nuevas piezas de la prótesis 2 Horas 6 TS

Octubre

Viernes 30 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Entrega de prótesis a Erick y margarita 9 Horas 27 TS
Jueves 29 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Desoldar y soldar el arduino y los cables a este - Probar funcionamiento y ajustar al nuevo diseño 14 Horas 42 TS
Miercoles 28 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Arreglo de la Wiki en la sección de análisis electrónico - Poner programación, texto, imagenes de los componentes y diseño de la electrónica 6 Horas 18 TS
Martes 27 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Ir a la fundación para dejar todo soldado, descargar programar del arduino y cambiar el diseño de nuevo 8 Horas 24 TS
Lunes 26 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Soldar arduino 8 Horas 24 TS
Viernes 23 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Pasar todo al arduino mega ya que el ardino nano se daño - Visita a la fundación y mostar parte electrónica a Erik y Margarita 9 Horas 27 TS
Jueves 22 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Ensamble de Arduino y baterías en la pieza donde va la parte electrónica 9 Horas 27 TS
David Ensamble de Arduino y baterías en la pieza donde va la parte electrónica y ajustes de inobedientes para el correcto funcionamiento de la mano 5 Horas 15 TS
Miércoles 21 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Visita a la fundación: Entrega de materiales - Entrega de piezas impresas en 3D - Plano electronica en la pagina " Circuit design TINKERCAD" para que david se pueda guiar 8 Horas 24 TS
David Recoger piezas en la fundación y trabajar en el ensamble de la parte electrónica con la mano de la prótesis 2 Horas 6 TS
Martes 20 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Unión de circuitos 7 Horas 21 TS
Lunes 19 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Unión de la parte de programación del switch a la programación de la prótesis 7 Horas 21 TS
Viernes 16 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Parte electronica del switch y programación 7 Horas 21 TS
David Nuevo diseño CAD de la parte electrónica debido al cambio de batería 2 Horas 6 TS
Jueves 15 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Diseño en hoja del sistema electrónico y programación del switch 6 Horas 18 TS
Miércoles 14 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Investigación y propuesta para el cambio de bateria en la prótesis 7 Horas 21 TS
Martes 13 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Corrección de diseño en el tornillo 6 Horas 18 TS
Viernes 9 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Diseño en el tornillo 8 Horas 24 TS
Jueves 8 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Propuesta de diseño de la parte electronica 7 Horas 21 TS
Miercoles 7 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Ir a la fundación - recoger materiales y nuevas ideas para la parte electronica 7 Horas 21 TS
Martes 6 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Propuesta para el diseño de la parte electronica 7 Horas 21 TS
Lunes 5 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Reunión con los practicantes - Hacer y enviar lista de materiales 7 Horas 21 TS
Viernes 2 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Prueba de la prótesis y escoger la bateria 7 Horas 21 TS
Jueves 1 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Reunión con Johan y empezar a armar la próetis 7 Horas 21 TS

Septiembre

Miércoles 30 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Ajuste de los dedos y pruebas de estos cogiendo algún objeto 7 Horas 21 TS
Martes 29 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Investigación de alternativas de baterias para la prótesis 7 Horas 21 TS
Lunes 28 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Reunión con David, desarme de prótesis, empezar a armar la prótesis 7 Horas 21 TS
David Reunión con David, desarme de prótesis, empezar a armar la prótesis 1 Horas 3 TS
Viernes 25 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Reunión con Diana, Reunión con David para rediseñar la prótesis 7 Horas 21 TS
Jueves 24 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Ajustes de prótesis 7 Horas 21 TS
Miercoles 23 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Investigación de otras alternativas y diseño 7 Horas 21 TS
Martes 22 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Investigación de otras alternativas y diseño 7 Horas 21 TS
Lunes 21 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Corrección de errores en la prótesis 7 Horas 21 TS
Sábado 19 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Visita a la fundación, ajuste de prótesis con Erik y corrección de errores 5 Horas 15 TS
Viernes 18 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Ajuste prótesis 7 Horas 21TS
Jueves 17 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Circuito y funcionamiento 7 Horas 21 TS
Miércoles 16 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Circuito y soldadura 7 Horas 21 TS
Martes 15 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Prótesis 7 Horas 21 TS
Lunes 14 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Prótesis 7 Horas 21 TS
Viernes 11 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Programación código 7 Horas 21 TS
Jueves 10 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Reunión con Johan García 1 Horas 3 TS
Nicoll Cáceres Programación código y parte electrónica de la prótesis 6 Horas 18 TS
Miercoles 9 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Programación código y parte electrónica de la prótesis 7 Horas 21 TS
Martes 8 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Entrega de materiales 3 Horas 9 TS
Nicoll Cáceres Programación de la prótesis 5 Horas 15 TS
Lunes 7 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Programación de la prótesis 4 Horas 12 TS
Nicoll Cáceres Circuito de la prótesis 3 Horas 9 TS
Viernes 4 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Revisión electrónica y de programación, formulación y diseño de nuevas ideas 7 Horas 21 TS
Jueves 3 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Reunión con Johan García para aprobación de ideas y entrega de la lista de materiales 2 Horas 6 TS
Nicoll Cáceres Diseño de idea 5 Horas 15 TS
Miércoles 2 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Reunción con Johan García y Fabian Bustos para despejar dudas con respecto a la prótesis, funcionamiento y diseño. 1 Horas 3 TS
Nicoll Cáceres Investigación y lista de los materiales faltantes, planeación del proyecto. Comprobación del funcionamiento de los servos con su respectivo código. 6 Horas 18 TS
Martes 1 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Visita a la fundación de materialización 3D con el fin de recoger la prótesis de Erik 3 Horas 9 TS
Nicoll Cáceres Observar detalladamente la prótesis de Erik, realizar un informe de dudas y sugerencias con respecto al diseño y la parte electrónica 5 Hora 15 TS

Agosto

Lunes 31 Descripción Tiempo TS
Nicoll Cáceres Investigación y nuevas ideas para la prótesis de Erik 3 Horas 9 TS

Marzo

Sábado 14 Descripción Tiempo TS
David F Reunión del proyecto 1 Hora 3 TS
Fabian Bustos Toma de medidas y ajuste de detalles finales 6 Horas 18 TS

Febrero

Jueves 27 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Ensamble de Brazo, Mano y Diseño de Socket 6 Horas 18 TS
Sebastian Martinez Medicion y ajuste de los hilos 3 Horas 9 TS
Lunes 24 Descripción Tiempo TS
Lunes 24/02 Valentina Osorio Impresión de tapa superior e inferior del brazo de la prótesis 2 Horas 6 TS
Lunes 24/02 María José Impresión de tapa superior e inferior del brazo de la prótesis 2 Horas 6 TS
Lunes 24/02 Fabian Bustos Diseño de tapa superior e inferior del brazo de la prótesis 2 Horas 6 TS

Enero

Jueves 30 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Diseño de brazo, compartimiento para circuitos 6 Horas 18 TS 
TODO:  Impresión de piezas del brazo.
Miercoles 29 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Diseño de brazo, compartimiento para circuitos 6 Horas 18 TS 
TODO:  Continuar el diseño del brazo.
Martes 28 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Impresión y ensamble de los dedos en la palma 6 Horas 18 TS 
TODO: Continuar el diseño del brazo, acondicionar compartimiento para circuitos.
Miercoles 22 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Impresión de dedos medio e indice 6 Horas 18 TS 
TODO: Continuar la impresión de los dedos.
Martes 21 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Impresión de dedos meñique y anular 6 Horas 18 TS 
TODO: Continuar la impresión de los dedos.
Lunes 20 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Edición de modelo de dedos para impresión 6 Horas 18 TS 
TODO: Continuar la edición de modelos de los dedos para impresión.

Reportes y TS 2019

Diciembre

Domingo 22 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Edición de modelo de dedos indice y medio para impresión en material flexible 8 Horas 24 TS 
TODO: Continuar la edición de modelos de los dedos para impresión en material flexible.
Viernes 20 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Edición de modelo de dedo meñique para impresión en material flexible 6 Horas 18 TS 
TODO: Continuar la edición de modelos de los dedos para impresión en material flexible.
Jueves 19 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Impresión 3D de pieza para la muñeca 2 Horas 6 TS 
TODO: Modificar modelos de los dedos para impresión en material flexible.
Jueves 12 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Diseño final de la muñeca para impresión 3D 12 Horas 36 TS
Sebastian Martinez Impresión 3D de pieza para la muñeca 1 Hora 3 TS 
TODO: Repetición de impresión debido a corte de energia en la maquina.
      Preparar los modelos finales disponibles para impresión en FabLab M3D Bogota.
      Modificar modelos de los dedos para impresión en material flexible.
Martes 10 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Impresión y prueba de palma y dedos 4 Horas 12 TS 
TODO: Preparar los modelos finales disponibles para impresión en FabLab M3D Bogota.
      Modificar modelos de los dedos para impresión en material flexible.
Lunes 9 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Diseño final de Socket y mecanismo de inclinación de la muñeca 4 Horas 12 TS 
TODO: Finalización de modelos para impresión y diseño de manual de ensamble.
Domingo 8 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Diseño final de Socket y mecanismo de inclinación de la muñeca 8 Horas 24 TS 
TODO: Finalización de modelos para impresión y diseño de manual de ensamble.

Noviembre

Miercoles 20 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Escalado de los nuevos dedos para impresión, Simulacion en software para analisis de posición de batería 3 Horas 9 TS 
TODO: Diseño del sistema mecánico y adecuación de espacios para circuitos, actuadores, sensor y batería
Viernes 15 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Diseño básico de Socket y adaptacion a la mano 3 Horas 9 TS
Sebastian Martinez Escalado de palma y dedos a medida de la extremidad derecha 3 Horas 9 TS 
TODO: Diseño del sistema mecánico y adecuación de espacios para circuitos, actuadores, sensor y batería

Octubre

Miercoles 9 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Edición de Scan 3D en Rhinoceros 4 Horas 12 TS
Sebastian Martinez Procesamiento del escaneo y actualizacion de la Wiki 1 Hora 40 minutos 5 TS 
TODO: Diseño de socket con el scan 3D disponible

Septiembre

Sabado 21 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Scanner 3D y Toma de Medidas 2 Horas 6 TS 
Comentarios: Queda pendiente la asignación de colaboradores
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