Jefe de proyecto
Presentación
El proyecto "Prótesis Javier" consiste en el estudio del caso del Señor Javier Henao, para el diseño y fabricación de prótesis de sus miembros superiores. Él tiene 38 años de edad, vive en la ciudad de Montenegro - Quindio y sufrió un accidente de transito donde resultó afectado con la amputación de sus dos miembros superiores, amputación por debajo del hombro, la EPS a la que se encuentra afiliado le proporcionó prótesis ortopédicas las cuales resultaron poco funcionales para Él, por su peso y complejidad operacional. Luego de indagar varias opciones llegó a nuestra fundación, Materialización 3D, donde fue aceptado como beneficiario. Su petición consiste en tener prótesis que pueda manejar de una forma sencilla, que le permitan desempeñar tareas diarias básicas y desenvolverse en un trabajo u oficio.
Recursos
* HUMANOS
La realización del proyecto de manera eficaz requiere inicialmente que se conozcan las opiniones de profesionales en las siguientes ramas:
Ya con estas evaluaciones se procede al diseño y fabricación por parte de:
* MATERIALES
- impresora Bogohack comprada en 2014
- Impresora fabricada por Jesus para M3D en 2019
| Materiales
|
Cantidad
|
fecha
|
Costo
|
| Arduino Mega |
1 |
xxxxxxxxxxxxxxxxxxx |
xxxxxxxxxx
|
| Sensores de Fuerza |
3 |
xxxxxxxxxxxxxxxxxxx |
xxxxxxxxxx
|
| Filamento PLA |
Protolab |
2/08/19 |
50 000
|
| Motor Fotocopiadora |
1 |
xxxxxxxxxxxxxxxxxxx |
xxxxxxxxxx
|
| Motoreductor |
4 |
xxxxxxxxxxxxxxxxxxx |
xxxxxxxxxx
|
| Driver L298 |
1 |
xxxxxxxxxxxxxxxxxxx |
xxxxxxxxxx
|
| Driver L293 |
1 |
xxxxxxxxxxxxxxxxxxx |
xxxxxxxxxx
|
| Trimmer |
3 |
xxxxxxxxxxxxxxxxxxx |
xxxxxxxxxx
|
| Baterias 12V - 2200mA |
1 |
xxxxxxxxxxxxxxxxxxx |
xxxxxxxxxx
|
| Pulsador |
2 |
xxxxxxxxxxxxxxxxxxx |
xxxxxxxxxx
|
| Filamento PP |
Protolab |
xxxxxxxxxxxxxxxxxxx |
xxxxxxxxxx
|
| Rodamientos |
2 |
xxxxxxxxxxxxxxxxxxx |
xxxxxxxxxx
|
Diseño y planos
Equipo
Etapas
Evalución Antropométrica
El señor Javier presenta amputación de sus miembros superiores, se toman medidas de los muñones, incluyendo escaneo 3D para digitalizar la información y toma de fotografias para la respectiva documentación. Como el señor Javier tiene prótesis ortopédicas que fueron diseñadas a medida de sus muñones se evalúa la posibilidad de usar parte de ellas y comenzar el diseño a partir del codo, inicialmente el diseño contará con movimientos básicos como la flexión del codo y una mano flexible con movimiento de pinza.
Vista Frontal muñon derecho
Diseño de Extremidad
De común acuerdo con el beneficiario se decidió usar los brazos de las prótesis ortopédicas que posee, que ya tienen la forma y medidas de los muñones, así las cosas, la fabricación de las extremidades es llevada a cabo desde la parte del codo en adelante; el diseño 3D se realizó en el software FUSION 360 utilizando como referencia los componentes de las prótesis ortopédicas, teniendo en cuenta las peticiones del beneficiario, así como los volúmenes que ocuparan cada uno de los componentes dentro de ella.
Primer diseño de codo para motor DAIICHI KASEI (1.47N-m:2.1rpm) fijado al codo, permitiendo la rotación del antebrazo al accionar el motor.
Sección ajuste al eje del motor
Modelo prótesis con su codo
Modelo prótesis con su codo
Parte interna de antebrazo
TODO: análisis mecánico de la adaptación del socket para los brazos y de allí saldrán ideas para comenzar con el diseño
Diseño Funcional
En evaluación de las tareas que Javier desea realizar, las acciones y posiciones que se desean lograr, se considera la realización del diseño de un mecanismo el cual permite a la protesis realizar los movimientos de pronación y supinación, siendo necesario el uso de un motor más ubicado en la zona del antebrazo, es necesario ubicar de forma adecuada la ubicación del mecanismo y del motor.
Se plantea un mecanismo de engranes planetarios, uno interno fijo al motor y al antebrazo, el cual se encarga de trasmitir el movimiento a un piñon externo, efectuando así la rotación de la mano. Ubicamos esto en una zona posterior a la muñeca para evitar tener conflictos con el sistema actuador de los dedos de la mano.
Se crea también el soporte para el acople entre el motor del codo y el antebrazo, la base para soportar el arduino, un rodamieento el cual sostiene las piezas que intervienen en el moviemiento de pronación y supinación y las pestañas y detalles para el ajuste a la hora del ensamble.
Rodamiento Pronación Supinación
Acople Antebrazo a motor del codo
Detalle acople movimiento rotación
Se puede observar que se logro mantener la homogeneidad en la silueta externa del antebrazo.
Internamente se requiere un soporte para fijar las placas electronicas y separarlas de la zona de potencia donde va fijada la bateria y su sistema de carga.
Muñeca
Encontramos un piñon interno el cual permite realizar los movimientos de pronación y supinación
Encapsula los tres motores que se encargan de la actuación de los dedos, y cuenta con tres rieles guia para las cremalleras.
Esta acoplada de forma rigida a la mano.
El acople "rodamiento" entre el antebrazo y la muñeca respoce de manera correcta, ajusta y desliza de forma adecuada.
Diseño Mecánico
Cremallera Suave
Esta se encarga de la flexión y extensión de los dedos, por medio de la actuación de un motoreductor convirtiendo su movimiento rotacional en lineal. Se realizó la prueba de impresión con diferentes materiales flexibles y el mejor resultado fue obtenido con el PP, el cual tiene propiedades flexibles y la suficiente rigidez para no deformarse con el movimiento repetitivo de flexión y extensión del dedo. El dedo pulgar y el dedo índice cada uno cuenta con una cremallera independiente, con su respectivo motor, mientras los otros tres dedos cuentan con solo una cremallera la cual se divide en tres para lograr la acción simultanea de estos.
El recorrido que requiere realizar la cremallera está alrededor de 2 y 3 centímetros.
La ubicación de estos tres motores se localiza en la zona de la muñeca y posterior a esta.
Soporte Motor y Encoder [A]
Piñones y riel para transmisión cremallera
Diseño Eléctrico
Contamos con dos etapas de control diferente, una por señales mioelectricas y otra por comandos de voz; las dos soportadas en un Arduino Mega, necesario debido a los requerimientos de procesamiento y memoria para el tratamiento de las señales auditivas.
Es necesario el uso de Drivers para los motores, uno para cada uno, esto para suministrar la suficiente potencia a cada uno de ellos, ya que el Arduino no suministra la potencia, este se encarga solo de enviar las señales de control (PWM) a cada motor.
Control Codo y Muñeca
Se decidio usar sensores de fuerza flexible para obtener la señal, el cual se comporta como una resistencia variable; Como driver se seleccionó el integrado L297 el cual permite controlar hasta 4 motores, la otra opción es el integrado L293 que permite manipular dos motores a la vez; Se contara también con dos luces indicadoras para la dirección de giro de los motores. Por medio del sensor es posible alternar el sentido de giro de los motores por medio de dos ligeras pulsaciones seguidas (Con valores entre 200-745) y para la activación del motor se requiere de una pulsación sostenida con un valor mayor a 750, esto activara el motor mientras el valor de lectura se igual o mayor, de lo contrario el motor se detendra. Por ultimo se cuenta con dos finales de carrera para evitar choques y daños sobre el motor y demás piezas, cuando estos lleguen a las posiciones limite.
Conexión Basica, sensor - motor - indicadores - arduino
Reportes Actividades
Diciembre 2019
| Sabado 7
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Diseño control codo y muñeca, actualización Wiki |
4 hr |
12 TS
|
| Viernes 6
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Diseño control codo y muñeca, prueba rodamiento muñeca, impresión dedo |
4 hr |
12 TS
|
| Jueves 5
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Impresión nuevas cremalleras, impresión mano escala adecuada |
4 hr |
12 TS
|
| Martes 3
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Impresión muñeca, prueba de sensores |
4 hr |
12 TS
|
| Lunes 01
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Impresión muñeca, prueba de sensores |
4 hr |
12 TS
|
Noviempre 2019
| Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Diseño Muñeca, ubicación motores para acionamiento de la mano |
4 hr |
12 TS
|
| Jueves 28
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Diseño Mano, adecuación parte interna para direcconamiento de las cremalleras, ajuste a muñeca |
4 hr |
12 TS
|
| Martes 26
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Diseño Mano, escalado y adecuación parte interna para direcconamiento de las cremalleras |
4 hr |
12 TS
|
| Lunes 25
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Diseño del circuito eléctrico para visualizar el estado de la batería |
4 hr |
12 TS
|
| Jueves 21
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Impresión piñones y cobertura de motores |
4 hr |
12 TS
|
| Miercoles 20
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Pruebas de señal con el arduino y el sensor muscular |
4 hr |
12 TS
|
| Martes 19
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Ajustes de diseño sobre los dedos a usar |
4 hr |
12 TS
|
| David Gil R |
Ajustes de diseño sobre los dedos a usar |
4 hr |
12 TS
|
| Sábado 16
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| DIego Chacón |
Diseño mecanismo de la mano |
4 hr |
12 TS
|
| David Gil R |
Programación de motor |
4 hr |
12 TS
|
| Viernes 15
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Diseño acople muñeca_mano |
4 hr |
12 TS
|
| David Gil R |
Impresión prueba dedo Indice |
4 hr |
12 TS
|
| Jueves 14
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Diseño acople muñeca-mano, investigación de modelos de dedos |
4 hr |
12 TS
|
| David Gil R |
Modificación dedos |
3 hr |
9 TS
|
| Miercoles 13
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Diseño ajuste antebrazo y mano |
3 hr |
9 TS
|
| Jueves 7
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David Gil R |
Selección modificación mano, acople |
4 hr |
12 TS
|
| Miércoles 06
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Acople mano |
4 hr |
12 TS
|
| Martes 05
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Reconocimiento ajustes para impresión final del antebrazo, conexión motor codo, pruebas |
4 hr |
12 TS
|
| Jimmy M. |
Reconocimiento ajustes para impresión final del antebrazo, conexión motor codo, pruebas |
4 hr |
12 TS
|
| Viernes 01
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Ajustes piezas del codo y antebrazo |
4 hr |
12 TS
|
| Jimmy M. |
Ajustes piezas del codo y antebrazo |
4 hr |
12 TS
|
Octubre 2019
| Jueves 31
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Diseño del acople de la mano |
4 hr |
12 TS
|
| David G. |
Impresión mitad codo, ajustes piezas del antebrazo |
4 hr |
12 TS
|
| Miercoles 30
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Diseño del acople de la mano |
4 hr |
12 TS
|
| Martes 29
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Diseño de la mano |
4 hr |
12 TS
|
| David G. |
Impresión cuarta parte antebrazo |
4 hr |
12 TS
|
| Luenes 28
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Pruebas de señal con el arduino |
4 hr |
12 TS
|
| David G. |
Impresión tercera parte antebrazo |
4 hr |
12 TS
|
| Viernes 25
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Pruebas de cremallera flexible |
4 hr |
12 TS
|
| David G. |
Impresión segunda parte antebrazo |
4 hr |
12 TS
|
| Jueves 24
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Detalles pendientes antebrazo |
4 hr |
12 TS
|
| Jimmy M. |
Diseño de la mano. Pruebas de impresión cremallera flexible |
4 hr |
12 TS
|
| Miercoles 23
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Impresión de la primera parte del antebrazo |
4 hr |
12 TS
|
| Martes 22
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Diseño y prueba de materiales en las cremalleras flexibles TPU - PP - PLA |
4 hr |
12 TS
|
| Jimmy M. |
Pruebas de impresión cremallera flexible |
4 hr |
12 TS
|
| Lunes 21
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Diseño de cremallera flexible |
4 hr |
12 TS
|
| Jimmy M. |
Programación y pruebas del sensor muscular en el arduino |
4 hr |
12 TS
|
| Sábado 19
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| DIego Ch. |
simulación mecanismo |
2 hr |
6 TS
|
| Viernes 18
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Diseño y prueba de impresión cremallera flexible TPU |
4 hr |
12 TS
|
| Jimmy M. |
Programación y pruebas del sensor muscular en el arduino |
4 hr |
12 TS
|
| Miercoles 16
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Análisis del algoritmo que se usará para programar el arduino |
4 hr |
12 TS
|
| Martes 15
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Análisis del algoritmo que se usará para programar el arduino |
4 hr |
12 TS
|
| Sabado 12
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Detalles Antebrazo, zonas y piezas de sujeción y ajuste |
4 hr |
12 TS
|
| Viernes 11
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Diseño alterno del giro para el antebrazo |
4 hr |
12 TS
|
| David G. |
Detalles Antebrazo, soporte arduino, apoyo motor codo |
4 hr |
12 TS
|
| Jueves 10
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Diseño alterno del giro para el antebrazo |
4 hr |
12 TS
|
| Miercoles 09
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Impresión de prueba para el giro del antebrazo, actualización de la wiki |
4 hr |
12 TS
|
| Martes 08
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Impresión de prueba para el giro del antebrazo |
4 hr |
12 TS
|
Comentarios: Se debe elegir un diseño definitivo del diseño, teniendo en cuenta las preferencias del beneficiario según conferencia telefónica con Él.
| Viernes 04
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Diseño alterno del antebrazo para mantener la estética del mismo |
4 hr |
12 TS
|
| Jueves 03
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Impresión prueba de articulación para movimientos de pronación y supinación |
4 hr |
12 TS
|
| David G. |
Impresión prueba de articulación para movimientos de pronación y supinación |
5 hr |
15 TS
|
| Miercoles 02
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Diseño del antebrazo con movimientos de pronación y supinación |
4 hr |
12 TS
|
| Martes 01
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Diseño articulación para movimientos de pronación y supinación |
4 hr |
12 TS
|
| Jimmy M. |
Diseño articulación para movimientos de pronación y supinación |
4 hr |
12 TS
|
Septiembre 2019
| Lunes 30
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Diseño e impresión de los engranes encargados de realizar los movimientos de pronación y supinación, prueba 2 |
4 hr |
12 TS
|
| Jimmy M. |
Diseño e impresión de los engranes encargados de realizar los movimientos de pronación y supinación, prueba 2 |
4 hr |
12 TS
|
| Viernes 27
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Diseño de los engranes encargados de realizar los movimientos de pronación y supinación |
3 hr |
9 TS
|
| Jimmy M. |
Diseño de los engranes encargados de realizar los movimientos de pronación y supinación |
4 hr |
12 TS
|
| Jueves 26
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Calculos para los engranes encargados de realizar los movimientos de pronación y supinación y diseño CAD |
3 hr |
9 TS
|
| Jimmy M. |
Diseño CAD de los engranajes para los movimientos de pronación y supinación |
4 hr |
12 TS
|
| Miercoles 25
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Actualización de la wiki protesis javier |
4 hr |
12 TS
|
| Lunes 23
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Modificaciones al antebrazo, división por secciones |
4 hr |
12 TS
|
| Jimmy M. |
Actualización de la wiki protesis javier, Instrucciones al beneficiario para que pueda completar su perfil en la wiki y pueda consultar el avance de su proyecto en la misma |
4 hr |
12 TS
|
COMENTARIOS: Se busca que el antebrazo tenga la posibilidad de brindar los movimientos de supinación y pronación.
| Sabado 21
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Ajustes al diseño del codo para correción de la ubicación del motor, y angulo articular |
4 hr |
12 TS
|
COMENTARIOS: Corregido el diseño del codo respecto al motor, para que a 0° y 90° sobresalgan 4 cms del motor para ajustar al antebrazo. Limite articular de 100°.
| Viernes 20
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Diseño del acople entre el codo y el antebrazo. Actualización de la wiki protesis javier |
4 hr |
12 TS
|
TODO: Según análisis mecánico se debe rediseñar el codo ya que el eje del motor no quedó centrado y al hacer el giro del antebrazo puede presentar problemas.
| Jueves 19
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Diseño del acople entre el codo y el antebrazo |
4 hr |
12 TS
|
| Sebastian |
Aporte ocasional de ideas para el diseño |
2 hr |
6 TS
|
| Miercoles 18
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Pruebas y análisis ensamble codo |
4 hr |
12 TS
|
TODO: análisis mecánico para adaptar el antebrazo a la prótesis
| Martes 17
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Ensamble del codo, pruebas y análisis |
4 hr |
12 TS
|
| David G. |
Impresión Codo y Actualización de Wiki |
4 hr |
12
|
| Lunes 16
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Impresión Codo y Actualización de Wiki |
4 hr |
12
|
| Sabado 14
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Impresión Codo |
2 hr |
6 TS
|
| Viernes 13
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Diseño prueba codo y acople a antebrazo |
3 hr |
9 TS
|
| Jimmy M. |
Diseño prueba codo y acople a antebrazo |
3 hr |
9 TS
|
| Jueves 12
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Diseño del codo de acuerdo al motor seleccionado |
4 hr |
12 TS
|
| Lunes 09
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| David G. |
Diseño del codo con base a motor seleccionado |
4 hr |
12 TS
|
| Jimmy M. |
Diseño del codo con base a motor seleccionado |
4 hr |
12 TS
|
| Viernes 06
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| j.martinez |
De común acuerdo con el beneficiario se decidió usar los brazos que venían con la protesis que le dió la eps y partir de allí para el diseño de los brazos que se acomoden al pedido y comodidad de Él. También se le brinda información al beneficiario sobre como acceder a la web de la fundación y a la info de su proyecto |
120 mn |
6 TS
|
| DavidG |
Diseño y medidas |
1 hr |
3 TS
|
| Alguien??? |
Diseño y medidas |
1 hr |
3 TS
|
| DIego Chacón |
Diseño y medidas |
1 hr |
3 TS
|
Alguien diseño preliminar de antebrazo junto con DavidG
j.martinez y DIego Chacón.
TODO: análisis mecánico de la adaptación del socket para los brazos y de allí saldrán ideas para comenzar con el diseño
| Jueves 5
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Estudio del diseño en el entorno Fushion 3 |
1 hr |
3 TS
|
| Martes 3
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Estudio del diseño en el entorno Fushion 3 |
1 hr |
3 TS
|
| Lunes 2
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| Jimmy M. |
Estudio del diseño en el entorno Fushion 3D |
1 hr |
3 TS
|
Agosto 2019
| viernes 30
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| j.martinez |
Familiarización con el programa de diseño Inventor Professional |
1 Hrs |
3 TS
|
| Jueves 29
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| j.martinez |
Familiarización con el programa de diseño Inventor Professional |
1 Hrs |
3 TS
|
| Miércoles 28
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| j.martinez |
Familiarización con el programa de diseño Inventor Professional |
1 Hrs |
3 TS
|
| Martes 27
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| j.martinez |
Familiarización con el programa de diseño Inventor Professional |
1 Hrs |
3 TS
|
| lunes 26
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| j.martinez |
Familiarización con el programa de diseño Inventor Professional |
4 Hrs |
3 TS
|
| viernes 23
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| j.martinez |
Ya que el beneficiario del proyecto optó por dejar las prótesis que la EPS le dió, se procedió a desarmarlas para su estudio y aprovechamiento |
2Hrs |
6 TS
|
| jueves 22
|
Descripción
|
Tiempo
|
TS
|
| j.martinez |
Toma de medidas y fotografías de los muñones de las extremidades superiores incluyendo el escaneo 3D para digitalizar la información |
1Hr |
3 TS
|
| Camilo Upegui |
Ayuda con la toma de medidas y fotografías de las prótesis antiguas |
1Hr |
3 TS
|
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
