Design of prototype of myoelectric hand prosthesis

Abstract

Después de perder una extremidad superior, los pacientes sufren una discapacidad permanente que puede requerir la asistencia de otros. En la actualidad, se han propuesto varios dispositivos protésicos para recuperar la parte física y motora de pacientes con discapacidad, amputaciones o enfermedades congénitas. Sin embargo, los altos costos de las prótesis mioeléctricas comerciales están bloqueando la accesibilidad, sobre todo para los países subdesarollados como el Ecuador. Este trabajo de investigación propone y desarrolla un diseño 3D funcional y de bajo costo de una prótesis de mano mioeléctrica que combina métodos computacionales y principios electrónicos para que las mujeres se adapten a tareas relacionadas con actividades de la vida diaria (AVD) proporcionándoles una mejor calidad de vida. Este estudio tiene gran relevancia debido al limitado acceso a nivel nacional de una tecnología capaz de controlarse a través de las señales de activación muscular como un método más natural y eficiente en el tiempo. Gracias a los avances relacionados a la tecnología de impresión 3D, se emplea el filamento termoplástico ABS para la fabricación de la palma rígida, los cinco dedos, el socket del antebrazo y, el circuito electrónico. El modelo ensamblado presenta un peso aproximado de 404 gramos, tiene dos grados de libertad (GDL) y es semejante a la biomecánica de la mano humana con un total de catorce articulaciones. Este diseño permite simular el movimiento de agarre de precisión abierto, cilíndrico y de punta. Por otra parte, se selecciona el Arduino UNO como sistema de control, se implementan micro servomotores para mover los dedos como parte de la actuación y se selecciona una Li-Po batería recargable para suministrar energía. El prototipo es controlado a través de señales electromiográficas (EMG) que se procesan con la interfaz del software LabVIEW. Además, con el fin de garantizar un prototipo útil y estable junto con la identificación de posibles deficiencias del modelo, se realiza el análisis de elementos finitos utilizando el software SimSolid. Con los resultados obtenidos se estudia la distribucion de las tensiones en el área de las falanges y los bordes distales del prototipo, evidenciando los mayores puntos de contacto y la magnitud de la fuerza.