Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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Diseño de un sistema de control de una prótesis transhumeral con actuación híbrida activada por medio de señales fisiológicas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-10-30) Gonzales Pareja, Milenko Fabian; Mio Zaldívar, Renato Alonso
Las complicaciones que llevan a las personas a tener alguna amputación de miembro superior son cada vez más frecuentes, por ello para mantener la calidad de vida de estas personas se han venido desarrollando prótesis de todo tipo a lo largo de los años. Sin embargo, la mayoría de las prótesis funcionales no son accesibles por su elevado precio. Lo que provocó que el desarrollo de estos sistemas se mecanice mediante la impresión 3D, reduciendo considerablemente los costos de manufactura. Esta técnica puede ser más barata pero no termina de ser eficiente en cuanto a su interacción. Siendo el objetivo de estas prótesis que el usuario se fidelice con el sistema para que no lo abandone. Un sistema de control activado por señales EMG que coloque al usuario dentro del lazo de control con un sistema háptico, que retroalimente la fuerza de presión de la prótesis directamente al usuario mejora este tipo de interacción de los usuarios con el medio. El sistema de control más robusto para este tipo de aplicaciones que tiene la practicidad y rapidez que se necesita, es el control directo de posición-fuerza. En el presente trabajo de tesis se muestra el desarrollo de un sistema de control para una prótesis transhumeral con actuación híbrida (actuación mecánica de codo y mioeléctrica de mano). Este sistema será activado mediante el reconocimiento de la intención de movimiento del usuario, que se activa mediante la lectura de señales EMG del bíceps, y para tener un sistema de lazo cerrado con el usuario se implementa también un sistema háptico de retroalimentación que consta de un disco vibrador que traduce la cantidad de fuerza que ejerce el brazo con una frecuencia directamente proporcional de vibración. El desarrollo de este sistema de control permite interactuar al usuario con objetos y realizar la apertura y cierre de la mano de manera automática y manual. El control tiene un tiempo de establecimiento de aproximadamente 3.623 segundos y el sistema de control puede llegar a costar 3233 soles. Por ende, se puede mejorar las prótesis mecanizadas en impresión 3D mediante este sistema de control que es accesible, económico, y eficiente en cuanto al control de posición-fuerza para las personas que hayan sufrido alguna amputación de miembro superior.
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Estudio para el desarrollo de una prótesis de la articulación del codo con activación híbrida
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-10-17) Pérez Oscátegui, Joel; Mio Zaldívar, Renato Alonso
El presente trabajo de investigación tiene como objetivo diseñar conceptualmente una prótesis de codo con activación híbrida para personas con un nivel de amputación del brazo por encima del codo, lo cual consiste en integrar los métodos de actuación eléctrica y accionamiento por los movimientos del cuerpo. Ello se realiza con el fin de aprovechar y fusionar sus ventajas para lograr un precedente en el campo de investigación de las prótesis transhumerales híbridas, el cual no ha sido investigado debidamente en comparación con el aumento de casos de amputaciones transhumerales. Este trabajo realizará un estudio al estado del arte de distintas prótesis transhumerales, las cuales se usarán de referencia al momento de generar conceptos de solución. Estas soluciones cumplirán con los requerimientos y estructura de funciones planteados previamente. Además, las soluciones serán evaluadas de manera económica y técnica a fin de llegar a una solución óptima. Para terminar, se llega a un diseño conceptual óptimo que logra la sinergia de ambos modos de actuación y permite un control moderado de los movimientos de flexoextensión del codo protésico. En conclusión, se realiza un diseño conceptual de la prótesis de la articulación del codo que realiza los movimientos de flexoextensión fusionando los métodos de actuación descritos y que funciona como apoyo de los miembros remanentes. Asimismo, se logra integrar el control mioeléctrico que permite corregir los movimientos accionados por el cuerpo, con la ventaja de no usar constantemente los actuadores y con ello se reduce el peso de los actuadores y la batería respecto a una prótesis puramente mioeléctrica.

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