Ingeniería Mecatrónica (Lic.)

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Diseño de prótesis mioeléctrica de codo que permita emular los movimientos del antebrazo
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-11-28) Acosta Traverso, Sebastián Alonso; Elías Giordano, Dante Ángel
En la presente tesis se muestra el diseño de una prótesis mioeléctrica de miembro superior, enfocándose en los movimientos de flexo-extensión del codo y pronosupinación de la muñeca. Ello con el propósito de contribuir con el avance tecnológico y social, al advertir la escasez de investigaciones sobre este tipo de prótesis. La metodología que se siguió fue la de diseño VDI 2206, la cual consta de una etapa de investigación de antecedentes y elaboración del marco teórico. Asimismo, otra etapa posterior de definición los requerimientos y las propuestas de solución que surjan ante la problemática planteada. Y, finalmente, elección de la solución óptima y desarrollo del diseño de la prótesis. Siguiendo la metodología, se desarrolló el estado del arte a partir del cual se definieron los requisitos de usuario y de diseño que se buscan alcanzar en el presente proyecto. Seguidamente, se seleccionó sistemas de transmisión circular-circular que, posteriormente, se definieron como engranajes planetarios y embragues no retroactivos que forman parte de los mecanismos de pronosupinación y flexo-extensión. Asimismo, se seleccionó un Arduino-nano y se diseñó el sensor de electromiografía para el control de motores y la recolección de señales eléctricas en los músculos, respectivamente. Posteriormente, se realizó el diseño mecánico considerando que el usuario sostendrá una carga de 4.5 kg en la mano, y que el peso de la prótesis será de 1.5 kg. Además, se estableció como requerimiento que la prótesis debe tener una forma antropomórfica para que el usuario se sienta más cómodo con su uso. Es así que, aplicando conceptos de mecánica y diseño se obtuvo el módulo mecánico del dispositivo. En esta línea, se muestra el diseño de la prótesis la cual puede realizar los movimientos de pronosupinación y flexo-extensión en un rango de -80° a 90° y 0° a 140°, respectivamente. De igual manera, la prótesis puede alcanzar la posición de deseada de pronosupinación y de flexo-extensión en 2 y 4 segundos, respectivamente. Igualmente, se realizó la estimación de costos para hallar el valor aproximado de la prótesis y se obtiene que el costo estimado equivale a S/ 5,600.00.
Diseño de un dispositivo para la medición de los ángulos de giro de la muñeca
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-08-29) Rojas Cruz, Brus Albert; Elías Giordano, Dante Ángel
En este trabajo se presenta el diseño de un dispositivo para la medición de ángulos de giro de la muñeca. El diseño consta de una caja electrónica portátil en la cual se procesan los datos y se muestran los ángulos mediante una pantalla TFT de 2,8 pulgadas, así como de 2 cajas donde se alojan los sensores IMU. Adicionalmente, cuenta con un ajustador de velcro y elásticos para sujetar los sensores al cuerpo del paciente. Con respecto al funcionamiento, los datos se obtienen a partir de 2 sensores IMU ubicados paralelamente a los ejes de la muñeca y fijados mediante velcro y elásticos. El algoritmo para procesar extrae la orientación absoluta de los sensores y luego calcula el ángulo entre estos. Con la finalidad de comprobar la exactitud y validez de las medidas del dispositivo se diseñó una prueba controlada en la cual se compararon los ángulos entre el IMU y un método gráfico de manera transversal y longitudinal. Los resultados fueron los esperados: un error absoluto menor a 3º en ambos ejes y una validez concurrente de 0.99 utilizando el indicador ICC (intraclass correlation coefficient). Finalmente, cabe mencionar que el costo de diseño estimado es de S/.18880. En este se incluye el trabajo del diseñador y la asesoría de un ingeniero senior. En cuanto a la manufactura del producto, el costo unitario de fabricación es de S/. 604. Este costo contempla los costos de importación, materiales, ensamble y procesos de manufactura1.
Diseño de muñeca activa de 2 grados de libertad para prótesis transradial
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-06-06) Pozo Abregú, John Antonio; Elías Giordano, Dante Ángel
En el presente trabajo se presenta el diseño mecatrónico de una muñeca de dos grados de libertad para una prótesis mioeléctrica transradial, que permita al usuario realizar los movimientos de flexión-extensión y pronación-supinación; y con una capacidad de carga de 500 gramos en la palma de la mano de la prótesis. Estos movimientos son los más requeridos en prótesis comerciales existentes. El sistema diseñado cuenta con dos motores DC, uno para cada tipo de movimiento. En la transmisión de potencia, se usó un mecanismo de tornillo sinfín-corona para el movimiento de flexión-extensión y una transmisión mediante engranajes helicoidales para el movimiento pronación-supinación. El diseño completo está desarrollado de manera que se pueda ensamblar con la palma de mano del proyecto de “Prótesis mioeléctrica de mano de 4 grados de libertad con algoritmo de control de fuerza independiente en los dedos” que se desarrolla dentro del Círculo de Investigación de Contrato N°206-2015 FONDECYT. Las simulaciones para corroborar las deformaciones y esfuerzos de los diferentes elementos se han realizado mediante el software AutoCAD Inventor por medio del método de elementos finitos, lo que ha permitido validar el diseño de las piezas. El costo estimado de diseño y fabricación de la muñeca para la prótesis mioeléctrica transradial del Contrato N°206-2015 FONDECYT, y todo esto integrado en la mano protésica, es de S/. 9,000 aproximadamente.

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