Diseño de un sistema de control embebido para prótesis transradial funcional

Abstract

Este trabajo presenta el desarrollo de un sistema de control electrónico inteligente embebido en una prótesis transradial para miembro superior, utilizando señales de electromiografía en tiempo real obtenidas del brazo del usuario. La prótesis se destaca por su facilidad de uso, permitiendo realizar diversas tareas cotidianas a través de gestos de la mano protésica, adaptándose a las características particulares de la amputación. El sistema de control inteligente emplea componentes capaces de ejecutar un algoritmo de inteligencia artificial, denominado PUCP-IArm, cumpliendo con los requisitos de memoria, potencia y velocidad de procesamiento. Se utiliza un módulo Raspberry Pi Zero 2 W para procesar las señales electromiográficas mediante el algoritmo PUCP-IArm, y una tarjeta electrónica diseñada específicamente para regular el voltaje y controlar los actuadores a través de un microprocesador. Los componentes electrónicos, con un peso total de 42 gramos y dimensiones de 7 cm x 4.6 cm x 3 cm, se integran fácilmente en la prótesis. El movimiento de la prótesis se basa en la captura de señales electromiográficas del brazo del usuario, que el algoritmo PUCP-IArm procesa para identificar los movimientos deseados de la mano. Este algoritmo se desarrolló utilizando datos de voluntarios con amputaciones de miembro superior, lo que lo distingue de otros proyectos que utilizan datos de personas sin amputaciones. Todo el trabajo con los voluntarios siguió los protocolos aprobados por el Comité de Ética de la Pontificia Universidad Católica del Perú. El sistema de control inteligente es seguro y eficiente, con un tiempo de respuesta en tiempo real de menos de 0.4 segundos entre las acciones del usuario y la respuesta de la prótesis. Los componentes están integrados en la prótesis y son alimentados por una batería portátil que se sujeta al brazo del usuario. El diseño es ajustable y adaptable a otros modelos de prótesis, lo que facilita el desarrollo de dispositivos funcionales e independientes.