Difference between revisions of "Protesis de codo Carolina Huertas"

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=== Diseño de Prótesis e Impresión 3D ===
 
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Se ha iniciado el proceso de diseño de la mano mecánica teniendo en cuenta los requerimientos del usuario. Los materiales de la mano mecánica deben soportar esfuerzos considerables debido a la actividad relacionada con uso de la bicicleta, por lo cual se ha decidido construir un prototipo de una mano con piezas metálicas y polímeros de alta resistencia para mantener un agarre fuerte y seguro de los objetos. En esta parte de la prótesis se utiliza la impresión 3D solamente como método de prototipado mas no como el producto final.
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Al inicio del proceso de diseño de la mano mecánica, se tuvo en cuenta los requerimientos del usuario. Los materiales de la mano mecánica deben de soportar esfuerzos considerables debido a la actividad relacionada con uso de la bicicleta, por lo cual decidió construir un prototipo de una mano con piezas metálicas y polímeros de alta resistencia para mantener un agarre fuerte y seguro de los objetos. En esta parte de la prótesis se utiliza la impresión 3D solamente como método de prototipado mas no como el producto final.
  
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Con respecto al actuador a cargo del movimiento de la muñeca, se ha encontrado una compatibilidad entre un motor DC de alto torque (37GB) y el prototipo de la mano existente, se logra esto por medio de una transmisión tipo worm gear que toma la fuerza torsional del motor y lo transmite directamente al mecanismo.
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Con respecto al actuador a cargo del movimiento de la muñeca, se ha encontrado una compatibilidad entre un motor DC de alto torque (37GB) y el prototipo de la mano existente, se logra esto por medio de una transmisión tipo Worm Gear que toma la fuerza torsional del motor y lo transmite linealmente al mecanismo.
  
 
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Para el modelado 3D se utilizaron los programas Fusion 360, Rhinoceros 6 y ZBrush 4R8 para la modificación de piezas existentes y la generación de nuevos complementos para el prototipo. El mecanismo original se compone de los dedos pulgar, índice y medio, los cuales se utilizan para hacer el movimiento de agarre necesario para montar en bicicleta, este modelo se modifico para tener un mejor agarre colocándole un motor al mecanismo, a su vez el prototipo va cubierto por un diseño de una mano elástica como se evidencia en las imágenes, es importante mencionar que esta mano tiene los dedos anular y meñique rígidos.
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Para el modelado 3D se utilizaron los programas Fusion 360, Rhinoceros 6 y ZBrush 4R8 para la modificación de piezas existentes y la generación de nuevos complementos para el prototipo. El mecanismo original se compone de los dedos pulgar, índice y medio, los cuales se utilizan para hacer el movimiento de agarre necesario para montar en bicicleta, este modelo se modifico para que tuviera un mejor agarre colocándole un motor al mecanismo. Este prototipo va cubierto por un diseño de una mano elástica como se evidencia en las imágenes, es importante mencionar que esta mano tiene los dedos anular y meñique rígidos para un mejor movimiento de agarre.
 
  
 
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Manotransparente.png| Modelo de la mano con el diseño mecánico
 
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Manoo.png| Modelo de la mano
 
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Se realizo una representación tridimensional de las medidas reales del caso en software de modelado 3D (Rhinoceros 5 y Fusion360), con el objetivo de realizar ensambles y simulaciones requeridas (Etapas 1 - X) manteniendo las medidas antropométricas ideales.  
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Se ha realizado una representación tridimensional de las medidas reales del caso en software de modelado 3D (Rhinoceros 5), con este archivo podemos realizar los ensambles y simulaciones necesarias para lograr unas dimensiones y volúmenes en las piezas finales que concuerden con la constitución real del usuario, esta etapa es la mas importante y vital para la planeación y la obtención de modelos de producción en las máquinas.
 
  
 
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*'''Etapa 1 (Revisión de mano y soporte de muñeca)'''
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Durante los intentos de implementación de esta mano se realizaron correcciones al mecanismo de función de cierre alterando las poleas que permitían este movimiento, se decidió implementar un Piñón-Polea con 10° de inclinación en crestas impreso en 3D para reemplazar y optimizar el mecanismo existente, el resultado permitió la conservación del perímetro ideal en la circunferencia de la muñeca según medidas antropométricas tomadas a Carolina Huertas.
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*'''Etapa 2 (Construcción de mano a antebrazo)'''
  
 
=== Análisis Mecánico ===
 
=== Análisis Mecánico ===

Revision as of 19:13, 16 September 2021

Desarrolladores y Recursos

Jefes de Proyecto Desarrolladores Contabilidad
Profile Photo
Johan Garcia
Tutor
Br 382172 photo.jpg
Carolina Huertas
Jefe de Proyecto		 [[File:]]
Profile Photo
Fabian Bustos
(Diseño Electrónico, Mecánico y Programación)		 Fabian.jpg
Valentina Suarez
(Practicante)		 [[File:]]
Juan Diego Peña
(Practicante)		 [[File:]
Componente Valor Unitario Cant Valor Total Estado
Total xxxx COP

Etapas

Objetivos

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

Requerimientos

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

Evaluación Antropométrica

Scan 3D de Extremidad


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

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

  • Medida prótesis mecánica Carolina Huertas

  • Molde de extremidad, vista lateral

  • Molde de extremidad, vista frontal

  • Modelo 3D extremidad

  • Modelo 3D extremidad

  • Modelo 3D extremidad

Diseño de Prótesis e Impresión 3D

Ensamble Motor-Mano

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

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

  • Diseño Inicial de Mano Mecánica

  • Ensamble Motor Mano

  • Render con Simulación de Texturas

  • Transmisión Tipo Worm Gear

  • Motor con Caja Reductora 12V

  • Motor 37GB

  • Ensamble Motor-Transmisión

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

  • Guante estético

  • 74842-5528859.jpg

  • Modelo 3D

  • MAN0 00b.png
  • MAN0 00c.png

  • Modelo de la mano con el diseño mecánico

  • Modelo de la mano

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

  • Visualización de medidas

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

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

  • Etapa 2 (Construcción de mano a antebrazo)

Análisis Mecánico

10/09/2021

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

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


  • Ensamble Motor-Transmisión

  • Mecanismo ottobock diseñado en Fusion 360 y Rhinoceros

  • Prototipo del soporte de la muñeca


  • Mecanismo ottobock

  • Mecanismo ottobock de ejemplo

  • Mecanismo vista lateral.jpg

  • Soporte muñeca

  • Diferentes soportes de muñeca

  • Anillo de unión entre el mecanismo y el brazo

Analisis Electrónico

10/09/2021

La prótesis utiliza dos motores DC reductores, asignados a las funciones de flexión / extensión de codo y apertura /cierre de la mano, cada motor va controlado por un puente h y un sensor de posición, los mecanismos de entrada para control de usuario se componen de un botón selector de diferentes modos o actuadores y de un sensor de actividad muscular, en un primer modo de selección, el motor seleccionado será el del codo y ejecutará un movimiento proporcional a la actividad muscular de la extremidad, en el rango que va desde la posición de brazo extendido hasta una flexión de 90 grados, al presionar de nuevo el botón selector el control apuntará hacia el motor de la mano, de igual manera proporcional a la actividad muscular de la extremidad.

Calibración y Entrega

Actividades

Reportes y TS

Septiembre 2021

Viernes 10 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Diseño de dedo mecànico, Simulación de flexión / Extensión 4 Horas 12 TS
Juan Diego Peña Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Jueves 9 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Diseño de dedo mecànico, Simulación de flexión / Extensión 7 Horas 21 TS
Juan Diego Peña Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Miercoles 8 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Martes 7 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Diseño de dedo mecànico, Simulación de flexión / Extensión 7 Horas 21 TS
Juan Diego Peña Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Lunes 6 Descripción Tiempo TS
Juan Diego Peña Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base, corrección de partes de mano 7 Horas 21 TS
Sabado 4 Descripción Tiempo TS
Fabian Bustos Montaje de medidas en software 3D, modelado de brazo base 4 Horas 12 TS
Viernes 3 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Análisis de medidas, Diseño de Mano 4 Horas 12 TS
Juan Diego Peña Diseño de Partes, Contacto para solicitud de medidas 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Análisis de medidas, Diseño de Mano 7 Horas 21 TS
Jueves 2 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Análisis de medidas, Diseño de Mano 7 Horas 21 TS
Juan Diego Peña Diseño de Partes de la Muñeca 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Análisis de medidas, Diseño de Mano 7 Horas 21 TS
Miércoles 1 Descripción Tiempo TS
Valentina Suarez Análisis de medidas, Diseño de Mano 7 Horas 21 TS
Juan Diego Peña Diseño de Partes de la Muñeca 7 Horas 21 TS
Fabian Bustos Análisis de medidas, Diseño de Mano 7 Horas 21 TS

Agosto 2021

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


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


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


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