| Jefes de Proyecto
|
Desarrolladores
|
Contabilidad
|
|
|
|
| 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
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.
| 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.
| 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.
| 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 |
 |
LM7805 |
 |
Jack DC |
 |
C104 |
 |
Disipador |
|
| Header M/F |
 |
Resistencia |
 |
L293D |
 |
Socket |
 |
ESP32 |
|
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)
-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.
Aplicativo de Prótesis en Telefono Móvil
Debido a la cantidad de actuadores y los grados de libertad que posee la prótesis, se hace complicado obtener multiples señales del beneficiario para generar movimientos de accion simultánea y natural, razon por la cual hemos optado inicialmente por implementar un control secuencial de los movimientos con dos elementos de captura de señal,
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.
Adicional a esto se instalará también una interfaz visual por medio de un led RGB indicador, que informará representará en varios colores el estado actual de la prótesis, asi el usuario cual es la acción a seguir para seguir utilizandola de manera natural, de este modo hace mas intuitiva la experiencia de usuario.
el primero es un botón ubicado en la parte interior del socket, en la parte baja del biceps, para que el usuario cambie entre los diferentes actuadores con tan solo presionar el boton, el segundo incluye un sensor de actividad muscular tipo infrarrojo, la salida de señal activa proporcionalmente los actuadores previamente activos con el boton selector
Codigo ESP32 Hand Server v1.0
Aplicativo de Prótesis en PC
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
Marzo 2021
| 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
|
| 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
|
