Publicación: Codo robótico de un grado de libertad para integrarse a prótesis mioeléctrica de miembro superior
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Resumen en español
RESUMEN: A lo largo de la vida, las personas pueden enfrentarse ante la situación de la amputación de fragmentos de sus miembros superiores debido especialmente a actividades laborales de alto riesgo (Bizama, Lavandero, Leiva, Cofre, & Neira, 2010). Es por esto, que surge la necesidad de crear una alternativa adicional, a las que el mercado ya ofrece, para ayudar a la solución de esta problemática. Como alternativa al problema, en este trabajo se expone el diseño, construcción y evaluación de una prótesis de codo robótico para luego ser integrada a una prótesis mioeléctrica de mano de la empresa Prótesis Avanzadas. Después de la evaluación de diferentes conceptos, se seleccionó uno en el que se destacan los siguientes componentes: hacer uso de sinfín corona como mecanismo de transmisión de potencia debido a que es auto bloqueante, motorreductor por su relación costo/beneficio en cuanto al torque que tienen, impresión 3D para imprimir toda la estructura de la prótesis, sensor de electromiografía construido por la empresa para el accionamiento de la prótesis, y un encoder (sensor de posición) para lograr un control realimentado. También, tras evaluar diferentes controladores para el control de velocidad del sistema, se escogió el control PI (Proporcional, Integral) dado que obtuvo los mejores resultados en base a las métricas de evaluación. Finalmente, el resultado logrado fue una prótesis accionada por un solo músculo, el bíceps (pero también es posible con el tríceps), que cuando recibe un pulso corto, el antebrazo sube, y un pulso largo, el antebrazo baja, y para detener el movimiento subiendo o bajando, se debe contraer el músculo para crear un pulso muy corto. Además, es una prótesis a la que se le puede variar la velocidad al motor y el control es para que cuando se le pongan cargas adicionales, la velocidad se mantenga.
Resumen en inglés
ABSTRACT: Throughout life, people may be faced with the situation of amputation of parts of their upper limbs, especially due to high-risk work activities (Bizama et al., 2010). It is for this reason that the need to create an additional option to those already offered by the market arose to help solve this problem. As an alternative to the problem, this paper presents the design, construction, and evaluation of a robotic elbow prosthesis to be later integrated to a myoelectric hand prosthesis of the company Prótesis Avanzadas. After evaluating different concepts, the following components stand out in the selected concept: the use of a worm gear as a power transmission mechanism because it is selflocking, a geared motor for its cost/benefit ratio in terms of the torque generated, 3D printing to make the whole structure of the prosthesis, electromyography sensor built by the company, and an encoder (position sensor) for feedback control. Moreover, after evaluating different controllers – PI, PID & IMC- for system speed control, PI (Proportional, Integral) controller was chosen since it had the best evaluation metrics. Finally, the result achieved was a prosthesis powered by a single muscle, the biceps (but it is also possible with the triceps), that when it receives a short pulse, the forearm moves upwards, and a long pulse, it moves downwards. To stop the upward or downward movement, the muscle must contract to create a very short pulse. In addition, it is a prosthesis to which you can vary the speed of the motor and the control is to ensure that when additional loads are placed on it, the speed is maintained.