Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Diseño de un guante con movimiento independiente por cada dedo basado en tecnología de soft robotics para el apoyo en el proceso de rehabilitación de manos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-21) López Junchaya, Anders Jeanpierre; García Sulca, José GustavoEl presente documento presenta el diseño del prototipo de un dispositivo de rehabilitación para manos a través de movimientos independientes de cada dedo, el objetivo principal de este dispositivo es la realización de ejercicios que propicien la recuperación de los músculos de la mano luego de sufrir una lesión. Para conseguir esto, primero, se definió el problema y se propusieron objetivos específicos que servirían para verificar el avance, así como se limitó el alcance del proyecto. A continuación, se realizó una búsqueda de datos que servirán como base al momento de diseñar el producto, así como buscar productos ya existentes que puedan servir como base o comparación con el planteado en el presente. Luego de ello, se estableció una lista de requerimientos del proyecto, en base a esta se tiene que realizar el concepto de diseño del proyecto. Posteriormente, se realiza la descomposición de funciones a través del árbol de funciones y medios que facilita la elección de estos últimos para cada función mencionada. En las últimas etapas de la metodología a seguir, se realizan diversas arquitecturas y diagramas, esto con la finalidad de mostrar cómo interactúan los diversos medios elegidos, tanto como sistema mecánico como el flujo de la información. Una vez obtenido el diseño conceptual, se procede a la implementación: primero, se realiza el diseño de los subsistemas (electrónico, control, mecánico y neumático); segundo, se procede a la selección de elementos y cálculo del costo del proyecto; finalmente, se realizan las pruebas para verificar el funcionamiento del prototipo. En conclusión, se obtuvo el diseño conceptual, luego se implementó el prototipo, se empleó también un controlador PI para llevar los dedos a las posiciones deseadas, obteniendo así un prototipo que cumple con el movimiento independiente de cada dedo como es requerido.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un dispositivo para la medición de los ángulos de giro de la muñeca(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-08-29) Rojas Cruz, Brus Albert; Elías Giordano, Dante ÁngelEn este trabajo se presenta el diseño de un dispositivo para la medición de ángulos de giro de la muñeca. El diseño consta de una caja electrónica portátil en la cual se procesan los datos y se muestran los ángulos mediante una pantalla TFT de 2,8 pulgadas, así como de 2 cajas donde se alojan los sensores IMU. Adicionalmente, cuenta con un ajustador de velcro y elásticos para sujetar los sensores al cuerpo del paciente. Con respecto al funcionamiento, los datos se obtienen a partir de 2 sensores IMU ubicados paralelamente a los ejes de la muñeca y fijados mediante velcro y elásticos. El algoritmo para procesar extrae la orientación absoluta de los sensores y luego calcula el ángulo entre estos. Con la finalidad de comprobar la exactitud y validez de las medidas del dispositivo se diseñó una prueba controlada en la cual se compararon los ángulos entre el IMU y un método gráfico de manera transversal y longitudinal. Los resultados fueron los esperados: un error absoluto menor a 3º en ambos ejes y una validez concurrente de 0.99 utilizando el indicador ICC (intraclass correlation coefficient). Finalmente, cabe mencionar que el costo de diseño estimado es de S/.18880. En este se incluye el trabajo del diseñador y la asesoría de un ingeniero senior. En cuanto a la manufactura del producto, el costo unitario de fabricación es de S/. 604. Este costo contempla los costos de importación, materiales, ensamble y procesos de manufactura1.Ítem Texto completo enlazado Diseño de muñeca activa de 2 grados de libertad para prótesis transradial(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-06-06) Pozo Abregú, John Antonio; Elías Giordano, Dante ÁngelEn el presente trabajo se presenta el diseño mecatrónico de una muñeca de dos grados de libertad para una prótesis mioeléctrica transradial, que permita al usuario realizar los movimientos de flexión-extensión y pronación-supinación; y con una capacidad de carga de 500 gramos en la palma de la mano de la prótesis. Estos movimientos son los más requeridos en prótesis comerciales existentes. El sistema diseñado cuenta con dos motores DC, uno para cada tipo de movimiento. En la transmisión de potencia, se usó un mecanismo de tornillo sinfín-corona para el movimiento de flexión-extensión y una transmisión mediante engranajes helicoidales para el movimiento pronación-supinación. El diseño completo está desarrollado de manera que se pueda ensamblar con la palma de mano del proyecto de “Prótesis mioeléctrica de mano de 4 grados de libertad con algoritmo de control de fuerza independiente en los dedos” que se desarrolla dentro del Círculo de Investigación de Contrato N°206-2015 FONDECYT. Las simulaciones para corroborar las deformaciones y esfuerzos de los diferentes elementos se han realizado mediante el software AutoCAD Inventor por medio del método de elementos finitos, lo que ha permitido validar el diseño de las piezas. El costo estimado de diseño y fabricación de la muñeca para la prótesis mioeléctrica transradial del Contrato N°206-2015 FONDECYT, y todo esto integrado en la mano protésica, es de S/. 9,000 aproximadamente.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una órtesis activa de mano para el remado de canoas polinesias(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-11-03) Toso Chini, Francesco; Lengua Huertas, César AntonioLas discapacidades motoras en el Perú ascienden a cerca del 60% de las discapacidades totales en el país. Este tipo de discapacidad limita las actividades cotidianas de las personas a las que afecta, creando la necesidad de que estas sean asistidas por otras personas o máquinas. Estas limitaciones, se extienden también a actividades deportivas de su agrado. Actualmente, leyes y reglamentos vigentes, han permitido que se inicie la práctica de deportes paralímpicos en el Perú a través de la Asociación Nacional Paralímpica del Perú (ANPP), lo cual ha permitido que las personas con discapacidades motoras, cumplan sus sueños y objetivos. Esta tesis está basada en el Para Va'a, el cual es la adaptación del Va'a o canoas polinesias, un nuevo deporte, de rápido crecimiento que, según el caso aplicado, no es considerado paralímpico, pero es practicado de manera recreativa y competitiva a nivel mundial. Al investigar distintas posibles soluciones, se observó que estas no eran útiles para la práctica del deporte y otras no permitían el dinamismo y naturalidad requerida. Esta tesis presenta el diseño de una órtesis activa de mano, la cual permite la práctica del Para Va’a a un atleta con discapacidad motora. Este sistema, hace posible al atleta realizar el deporte con naturalidad, ergonomía y le permite alcanzar su mayor desempeño con la seguridad que requiere. El diseño de la órtesis, se realizó mediante la metodología de diseño alemana VDI2206. Este también abarcó, el diseño mecánico, electrónico y de control del sistema integrado, que permite a las órtesis funcionar con total normalidad. Asimismo, con la finalidad de demostrar la ergonomía de la órtesis al practicar el deporte, se realizó el estudio de la forma de esta y la posición de la muñeca del atleta al remar. Finalmente, se obtuvo un costo de fabricación menor a los S/3,200 nuevos soles, el cual permite que este sistema sea accesible.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de un sistema de control para una prótesis mioeléctrica de miembro superior con control de fuerza y posición(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-10-19) Salazar Yaringaño, Giancarlo; Elías Giordano, Dante ÁngelLa presente tesis muestra el diseño e implementación de un sistema de control para una prótesis mioeléctrica de miembro superior con control de fuerza y posición cuya operación permita ser realizado por medio de señales electromiografías, con el objetivo de asistir a las personas que presentan discapacidad. El trabajo se enfoca en el desarrollo del sistema de control, el empleo de un algoritmo de control de movimiento, la selección de los dispositivos de control. Seguidamente, se presentan los diseños de las tarjetas electrónicas desarrolladas y su implementación dentro de una prótesis de miembro superior que ha sido desarrollada en el Grupo de Investigación en Robótica Aplicada y Biomecánica (GIRAB) de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Los resultados muestran que el sistema de control implementado en la prótesis proporciona una destreza en movimiento parecida a la mano humana y permite asegurar la sujeción con el objeto a sostener. El costo de desarrollo e implementación de este sistema de control se estima en S/. 38,200 soles.Ítem Texto completo enlazado 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 GustavoSiendo 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.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un dispositivo para supresión de temblores de flexión - extensión en la mano(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-11) Callupe Luna, Jhedmar Jhonatan; Elias Giordano, Dante AngelEl temblor corporal es uno de los síntomas más comunes en enfermedades neurológicas, siendo el temblor de manos y brazos los que más se presentan en la mayoría de casos. Este tipo de síntomas generalmente no producen dolor al paciente, sin embargo, debido a que por naturaleza los miembros más usados por una persona son las manos, pueden impedir al paciente de realizar sus actividades cotidianas con normalidad. Las enfermedades más comunes que causan los temblores de mano son el temblor esencial y el Parkinson. Así mismo, el tipo de movimiento más común en ser afectado es la flexión y extensión de la mano. Por otro lado, diversas investigaciones se han desarrollado a lo largo de los años con el objetivo de mitigar este tipo de síntomas, tales como el tratamiento mediante fármacos, cirugías cerebrales o el uso de órtesis mecánicas. Sin embargo, estos no han resultado ser muy amigables debido a los efectos secundarios presentados o a las incomodidades generadas al paciente. Así, la presente tesis desarrolla el diseño de un dispositivo no invasivo para la supresión de temblores en flexión y extensión de la mano, el cual sea portable, ligero y de bajo costo. Así mismo, con el fin de evitar alguna incomodidad al usuario, el dispositivo se desarrolló con elementos flexibles. En el presente documento, se presenta el diseño mecánico del dispositivo amortiguador encargado de mitigar los temblores. Además, se diseña el sistema de control, el cual contiene todos los componentes necesarios para el control automático del amortiguador flexible. Así mismo, con el objetivo de demostrar su efectividad, se realiza el modelamiento de los temblores de mano y el amortiguador, llegando a amortiguamientos de más del 70% de la amplitud inicial. Finalmente, el costo de fabricación resulta ser menor a S/. 1,500 soles, lo cual brinda expectativas de que el producto pueda ser mejorado y llevado a la comercialización.