Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Propuesta conceptual del segmento antebrazo para una prótesis mioeléctrica usando mecanismos paralelos de 3 grados de libertad(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-17) Hinostroza Noreña, César Andrés; Elías Giordano, Dante ÁngelEn este trabajo se muestra una propuesta de diseño conceptual de un dispositivo antebrazo (cubito-radial) para una prótesis mioeléctrica transradial proximal usando mecanismos paralelos, teniendo en cuenta los tres grados de libertad existentes en la muñeca (abducción–aducción, flexión–extensión y pronación–supinación). El documento aborda la problemática y necesidad evidente de desarrollar dispositivos de este tipo en el entorno peruano. Para ello se tuvieron en cuenta datos estadísticos sobre la condición de los amputados en el Perú. Asimismo, se investigó sobre tecnologías similares disponibles para tener una base sobre la cual abordar la resolución de esta problemática. Una vez realizado un estudio exhaustivo se recopiló la información más relevante con la cual se desarrollaron los requerimientos que el diseño debe satisfacer, tales como los rangos de los grados de libertad, dimensiones geométricas, seguridad, entre otros. Posteriormente, se procedió a generar tres posibles soluciones teóricas (soluciones conceptuales) que fueron evaluadas, técnica y económicamente, para determinar lo que sería la base de este diseño conceptual. Luego, se analizaron los posibles proyectos preliminares basados en el concepto de solución óptimo. De estos solo uno fue escogido debido a que tuvo los mejores resultados en una segunda evaluación técnica y económica. Finalmente, se pudo obtener satisfactoriamente un concepto de solución y un proyecto preliminar óptimo, o diseño conceptual, utilizando como base la norma VDI 2221 como metodología de diseño.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un controlador digital para un estimulador de prótesis epiretinal(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-02-21) Naveda Paz, José Martín; Monge, Manuel; Raffo, MarioEl presente trabajo consiste en el diseño de un controlador digital para un estimulador de prótesis epiretinal que está conformada por una cámara, un procesador de video, la caja de componentes electrónicos con el controlador incluido y el arreglo de electrodos. Esta prótesis se implanta quirúrgicamente en el paciente que sufre de enfermedades degenerativas de la retina como Retinitis Pigmentosa y Degeneración Macular relacionada con la edad. Las entradas del controlador serán enviadas por un controlador global y las salidas del controlador a un estimulador que usando un arreglo de micro-electrodos estimularía directamente a las neuronas retinales saludables pasando sobre las células fotorreceptoras dañadas por la enfermedad. La forma de onda, periodo, duración, retraso de cada fase y amplitud son importantes para el correcto estimulo de las células neuronales de la retina, por estas razones se diseñó un controlador flexible basado en el diseño ITBCS13 [1] que es capaz de cambiar parámetros y formas de onda de estimulación [2, 3] de forma independiente por canal. Asimismo la corriente de estimulación debe ser bifásica debido a que reduce las cargas residuales que da˜nan el tejido de la retina, por ende la estimulación tendrá una fase catódica y anódica [4]. El controlador digital genera en cuatro canales las formas de onda Senodial, Gaussiana, Rectangular y Triangular a través de las 8 señales de entrada que recibe del controlador global: req, fase, forma onda, tiempo entre fases, tiempo descarga, amplitud, factor duración y reset. Las salidas del controlador al estimulador de cuatro canales serán las fases anódicas, catódicas y la amplitud de la onda: anódico reg , catódico reg y amplitud reg. El diseño del controlador es basado en bloques digitales, codificados por medio del lenguaje de descripción de hardware VHDL. Para realizar la verificación y validación del funcionamiento de dicha descripción se usó la simulación por medio de Testbench en VHDL, empleándose el software ModelSimAltera de la compañía Mentor Graphics [5]. Para la implementación se empleó un FPGA de la familia Cyclone II (tecnología TSMC’s 90-nm) [6]. La frecuencia de operación del controlador es de 164.69 MHz.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema de retroalimentación háptico para una prótesis mioeléctrica transradial de miembro superior(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-11-16) Romero Muñiz, Enzo Fernando; Elías Giordano, Dante AngelEl desarrollo de prótesis de mano ha ido mejorando en los años recientes. Además de las prótesis mecánicas - funcionales , ahora se desarrollan prótesis de tipo mioeléctricas y biónicas. Sin embargo, los usuarios de prótesis aún presentan dificultades en controlar de manera óptima su prótesis. Ello se debe a que las prótesis mioeléctricas actuales poseen sistemas de control embebido donde las etapas de sensado y actuación ocurren ajenas a la participación del usuario, siendo propias de la prótesis. De manera que el usuario no opera su prótesis con la destreza que debiera pues no existe un sistema de retroalimentación háptico que le permita notar la cantidad de fuerza que se encuentra aplicando, o detectar si el objeto que está sujetando se esta deslizando. En este contexto, la presente tesis desarrolla el diseño de un sistema de retroalimentación háptico para una prótesis mioeléctrica transradial de miembro superior que permita al usuario obtener la sensación de fuerza y deslizamiento para así controlar con mayor destreza su prótesis de mano. En el presente documento se describe el sistema mecatrónico diseñado. El sistema cuenta con tres unidades mecanotáctiles para la transmisión de sensación de fuerza, y una unidad vibrotáctil para transmitir la sensación de deslizamiento. El dispositivo completo es diseñado para ir colocado en el antebrazo del usuario de prótesis de mano. Con el fin de validar el diseño de la estructura, se realiza una simulación por elementos finitos y se prueba el funcionamiento del sensor de fuerza, así como de la unidad vibrotáctil sobre personas. Con los resultados satisfactorios obtenidos, se puede concluir que se consigue un diseño de sistema de retroalimentación háptico para prótesis mioeléctrica transradial capaz de transmitir al usuario las sensaciones de fuerza y deslizamiento con un Costo de diseño de S/ 10 800; y un Costo de fabricación de S/ 2281,70.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un exoesqueleto para rehabilitación de miembro superior accionado por una interfaz cerebro - máquina(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-07-25) Mio Zaldívar, Renato Alonso; Furukawa Fukuda, Roberto SumiyoshiUno de los temas de creciente preocupación en la actualidad es el envejecimiento de la población mundial. Solo para el 2020, 13 países podrán ser considerados “súperenvejecidos” (aquellos con 20% o más de habitantes de edades mayores a 65 años), mientras que para el 2030 se sumarán otros 21 a la lista [1]. El Perú no está excluido de este fenómeno demográfico, ya que según estadísticas se estima que entre el 2015 y el 2050 el porcentaje de la población mayor de 65 años se incrementará de 6.38% a 15.69% [2]. Uno de los sectores donde el impacto será más notorio es la medicina, ya que diversas dolencias son más frecuentes en la tercera edad. Esta disciplina deberá adecuarse y buscar métodos más eficientes de atención para dar abasto a la creciente demanda. Ante esta problemática, los países más avanzados en el campo de la tecnología están empezando a dar soluciones eficientes a los problemas médicos desde el campo de la robótica y la biomecatrónica. En este ámbito, prótesis robóticas, exoesqueletos de asistencia y rehabilitación, y equipos robotizados para cirugía son algunos de los avances en el campo que prometen alcanzar óptimos resultados. En particular, los exoesqueletos suelen ser usados en la rehabilitación de pacientes con trastornos neuromusculares, como quienes han sufrido de accidente cerebrovascular o lesión de la médula espinal. Este trabajo tiene como objetivo presentar el diseño de un exoesqueleto para brazo con tres grados de libertad, tal que el usuario realice dos tipos de movimientos del hombro (flexión-extensión y abducción-aducción) y la flexión del brazo por la rotación de la articulación del codo. El exoesqueleto estará orientado a la rehabilitación de miembro superior en quienes han sufrido accidente cerebrovascular. El accionamiento del mecanismo será por señales cerebrales obtenidas por una interfaz cerebro-computadora no invasiva. De este modo, cuando el usuario piense en realizar un movimiento con el brazo (asociado a una actividad de la vida diaria), accionará los actuadores y se ejecutará un movimiento predeterminado dentro de un volumen de trabajo seguro. El movimiento contribuirá a la rehabilitación de la misma manera en que se hace con asistencia humana, pero agregando el que el paciente siempre participe activamente, lo cual es un factor motivante que puede estimular a que el paciente concientice el movimiento y estimule la plasticidad del cerebro para la recuperación de su discapacidad. En el capítulo 1 se presenta la problemática asociada con quienes han sufrido de accidente cerebrovascular y requieren de un tratamiento de rehabilitación. En el capítulo 2 se presentan un estudio del estado del arte en exoesqueletos e interfaces cerebro-computadora. En el capítulo 3 se presentan los requerimientos con los que debe cumplir y algunas características deseables para el exoesqueleto, seguidas del concepto óptimo que daría solución a la problemática. En el capítulo 4 se presentan los componentes y planos del diseño mecánico y electrónico, y los diagramas de flujo correspondientes al sistema de control. En el capítulo 5 se presentan los costos de cada componente mecánico y electrónico, así como el precio total de un prototipo del diseño presentado. En el capítulo 6 se presentan las conclusiones con respecto a este trabajo.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una prótesis mioeléctrica para desarticulación de muñeca(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-09-09) Salas Casapino, Carlos Alberto; Furukawa Fukuda, Roberto SumiyoshiSegún estadísticas dadas por el Instituto Nacional de Rehabilitación “Adriana Rebaza Flores” (INR) [1] existen una gran cantidad de pacientes amputados de miembro superior en el país producto de accidentes o enfermedades, ante tal situación y dado lo costoso que es adquirir una prótesis comercial nace la idea de diseñar una prótesis de mano que ayude a realizar quehaceres cotidianos en dónde se necesiten emplear ambas manos. Este trabajo tiene por objeto presentar el diseño de una prótesis de mano mioeléctrica para desarticulación de muñeca que permita sujetar objetos mayores a 3 y a su vez regular la fuerza con que se agarran dichos objetos. Para lograr lo propuesto, se planteó un sistema de adquisición de datos en base a sensores que captura, amplifica y suaviza las señales mioeléctricas provenientes de los músculos del brazo y antebrazo. Las señales adquiridas del antebrazo pasan a un sistema de procesamiento de datos que mediante algoritmos matemáticos y de optimización permite estimar la fuerza de agarre de la mano debido a la relación lineal que existe entre esta función prensil con la contracción del músculo Extensor Carpi Radialis Longus ubicado en esta zona del cuerpo. La señal adquirida del brazo, la estimación de la fuerza de agarre y la señal de unos sensores de fuerza ubicados en los dedos del prototipo entran como datos de referencia al sistema de control que dependiendo de los valores que estos tengan y de la lógica de control propiamente dicha accionará 3 servomotores que abrirán o cerrarán la prótesis de mano y regulará la fuerza de agarre de los objetos sujetados en caso de que la prótesis este cerrada. El diseño mecánico presenta un modelo portátil que está conformado por un acople de muñeca, dos bases en forma de palma en donde se ubican los componentes electrónicos y 3 dedos capaces de adaptarse a las diferentes superficies que poseen los objetos sujetados gracias a mecanismos ubicados en la zona superior de las falanges de los dedos de la prótesis. Para la realización de los elementos mecánicos se tomó en cuenta la norma DIN 33 402 parte 2 que especifica medidas estándar del tamaño de la mano utilizadas en el diseño de herramientas, utilajes y mandos con el fin de lograr un prototipo visiblemente estético en términos de tamaño con relación a una mano real.Ítem Texto completo enlazado Diseño mecánico de un prototipo de prótesis mioeléctrica transradial(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-11-15) Sullcahuamán Jáuregui, Boris Stheven; Madrid Ruiz, Ericka Patricia; Barriga Gamarra, Eliseo BenjamínLa presente tesis consiste en el diseño mecánico de un prototipo de prótesis mioeléctrica dirigida a pacientes que sufrieron amputaciones por debajo del codo (transradial). Se presenta el análisis de un mecanismo de un grado de libertad que simula el movimiento de los dedos índice y pulgar de una mano humana con el propósito de realizar la sujeción de objetos de 0,5 kg de masa, considerando el tamaño y peso de la mano de una persona adulta promedio. El movimiento de los dedos está restringido por la relación de posición angular entre falanges, para ello se utiliza el mecanismo de doble manivela aplicado en la articulación de cada falange. Además, se realiza el análisis a través de las ecuaciones de Freudenstein para determinar las dimensiones y verificar cada elemento a través del cálculo por resistencia de materiales. Finalmente, para el accionamiento de los dedos se emplea un actuador neumático que garantiza un control proporcional de la fuerza a emplear.Ítem Texto completo enlazado Modelado y optimización de una placa (implante) para sujeción de injerto en la columna vertebral por el método de los elementos finitos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-05-09) Álvarez Sánchez, Helard HenryEl objetivo del trabajo es analizar la placa (implante) a través de un modelo capaz de proporcionar valores de tensiones y desplazamientos bajo las diferentes condiciones de carga en distintos puntos de la placa que pueden son necesarios conocer. Esta información es de gran importancia, porque una cirugía persigue que la prótesis hueso del sistema este bajo un estado mecánico íntimo al hueso, promueve una estabilidad más grande y durabilidad de la placa y reduce el número de cirugías necesarias durante la vida del paciente.