Protesis de codo Carolina Huertas
Contents
Desarrolladores y Recursos
| Jefes de Proyecto | Desarrolladores | Contabilidad | |||||||||||||||||||||||
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Etapas
Objetivos
- 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, 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 por lo que un análisis y una elección de los materiales apropiados debe hacerse.
- Se deben utilizar motores DC con caja reductora, que no superen un voltaje de trabajo de 24v, que proporcionen una respuesta rápida para ejecutar tareas de manera mas natural en las partes móviles, se utilizara una tarjeta electrónica programable que recibirá señales del usuario y controlara los motores de manera proporcional al estimulo recibido por el sensor muscular y un botón selector que se activará con un movimiento específico del usuario.
Evaluación Antropométrica
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10/09/2021
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.
10/09/2021
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
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Diseño de Prótesis e Impresión 3D
10/09/2021
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.
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.
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
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10/09/2021
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.
Guante estético
Modelo 3D
Modelo de la mano con el diseño mecánico
Modelo de la mano
10/09/2021
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.
Visualización de medidas
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
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 |
