Diseño e implementación del sistema de control de una prótesis biónica de 7 grados de libertad utilizando materiales inteligentes y control mioeléctrico adaptada para varios patrones de sujeción.

Abstract

La biónica es el análisis del funcionamiento real de los sistemas vivos, una vez estudiados y definidos los principios de funcionamiento, materializarlos en aparatos, siendo el caso de estudio en una prótesis que se utiliza para sustituir la extremidad perdida de una persona, por lo que el diseño de la prótesis y su funcionamiento es inherentemente una actividad de la ingeniería biónica. La prótesis permitirá concatenar sistemas biológicos y electrónicos para crear un dispositivo comandado por los músculos del paciente. Por lo que el presente proyecto consiste en el diseño del sistema de control de una prótesis biónica de mano de 7 grados de libertad con el propósito de sustituir el miembro superior derecho de una persona que posea una amputación transradial a la altura del codo. En base al diseño del lazo de control aplicado a una estructura mecánica, replicará los movimientos básicos de la mano humana, que delimitados por una secuencia, definirán los patrones de agarre. Este dispositivo mecatrónico cuenta con un sistema de control avanzado que permitirá procesar las señales musculares (EMG) emitidas por el usuario, las mismas que admite su interacción con el dispositivo produciendo los distintos patrones de sujeción. Mediante la utilización de sensores de presión se determina la fuerza de agarre necesaria para los diferentes objetos y tipos de agarres, así mismo la implementación de material magnetoreológico, dispuestos en las yemas de los dedos, regulando así la fuerza de contacto. El movimiento de cada dedo es ejecutado por los servomotores implementados en la palma del dispositivo, siendo el movimiento de flexión/extensión del pulgar generado por la activación del material inteligente con memoria de forma. Finalmente, el sistema de control se define bajo una plataforma de uso libre, determinando así el bajo costo de la prótesis.