Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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    Diseño de un sistema de prótesis de antebrazo y muñeca de 3 grados de libertad con actuadores de soft robotics
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-12-12) Chero Arana, Brian Alberto; García Sulca, José Gustavo
    El presente trabajo presenta una prótesis de antebrazo que integra elementos de soft robotics para lograr una prótesis de muñeca capaz de mover una mano con tres grados de libertad, al igual que su contraparte real. Inicialmente se realizó un estudio previo para identificar los movimientos de una muñeca a emular y recopilar modelos existentes de prótesis de antebrazo como parte del estado del arte. A partir de esto se propuso un diseño de prótesis de antebrazo capaz de emular dichos tres movimientos de la muñeca mediante la integración de músculos artificiales neumáticos y otros componentes electrónicos. A continuación, se procedió a realizar el diseño definitivo del sistema. Para ello se realizó una lista de los componentes requeridos en cuanto a sensores, actuadores y controladores. Por cada componente se recopilaron posibles modelos comerciales disponibles, y se seleccionó el más adecuado teniendo en cuenta las características deseadas según las condiciones de trabajo. Además, se realizó el modelado de la estructura de la prótesis y de los subsistemas involucrados mediante el software de diseño mecánico Autodesk Inventor. La prótesis de antebrazo desarrollada es un dispositivo portátil capaz de trabajar de manera continua por aproximadamente 6 horas, el cual cuenta con todos los elementos requeridos para realizar las tareas deseadas. Por último, se estima el costo total de la prótesis, incluyendo el costo de sus componentes electrónicos y mecánicos, elementos de pernería y cableado, y su manufactura, obteniendo un total de S/. 2222.30, el cual aumenta a S/. 10522.30 al incluir costos de diseño y ensamble. Además, se realizan simulaciones acerca del comportamiento del sistema mediante el uso de software como Autodesk Inventor o la herramienta de simulación ANSYS. Del mismo modo, se exploran las pruebas experimentales requeridas para validar el funcionamiento de un músculo artificial para futuras pruebas experimentales de este elemento.
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    Diseño de un sistema de prótesis de muñeca de tres grados de libertad con actuadores de soft robotics
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-04) Chero Arana, Brian Alberto; García Sulca, José Gustavo
    Siendo nuestras manos la mejor forma que se tiene para interactuar con el mundo que nos rodea, la pérdida de una de ellas o incluso ambas, puede resultar bastante limitante para una persona en sus actividades del día a día. Actualmente existen varios modelos de prótesis de mano comerciales con una gran cantidad de funciones, pero acompañadas de un fuerte precio, algo que algunos usuarios no estarán en condiciones de pagar. Por otro lado, existe un nuevo campo en la robótica conocido como soft robotics, el cual abarca todo lo referente al uso de materiales suaves y deformables en conjunto con componentes electrónicos para lograr morfologías no convencionales y ha ido ganando importancia en los últimos años. Aplicando estos elementos, se propone diseñar un sistema para prótesis de muñeca de 3 grados de libertad y de menor costo que el de las prótesis comerciales actuales. Habiendo previamente identificado los movimientos de una muñeca a emular y mediante una búsqueda del estado del arte referente a prótesis de antebrazo, se recopilaron algunos mecanismos que podrían permitir el giro buscado en la muñeca, así como formas de controlar los movimientos de la prótesis, principalmente con señales mioeléctricas. Teniendo en cuenta esta información, se desarrollaron tres conceptos de solución integrando elementos de soft robotics para generar movimientos en la muñeca y controlados mediante señales generadas por el cuerpo (mioeléctricas y electroencefalográficas). Producto de esta investigación se obtuvo el modelo óptimo de solución para el objetivo planteado y se determinó la importancia de la fuente de energía neumática para el desempeño final del sistema.