Diseño de una prótesis de mano electromecánica de bajo coste para la consecución de una serie de agarres

Abstract

Este proyecto se realiza dentro del Grupo de Biomecánica y Ergonomía de la Universitat Jaume I (BE-UJI) y trata una de sus principales vías de investigación: el diseño de prótesis de mano de bajo coste. El grupo lleva trabajando 20 años en la materia de la biomecánica de la mano. Sin embargo, durante los últimos 5 años se ha centrado en el diseño de prótesis artificiales y ya dispone de varios prototipos. Los objetivos de este trabajo están alineados con varios proyectos que dirige el grupo actualmente. Todos estos integrados dentro de una filosofía de libre intercambio de información entre la comunidad ingeniera y diseños de bajo coste. Aunque ya se cuenta con varios prototipos, las pruebas experimentales realizadas muestran fallos que les impiden seguir con su cometido. Cada uno de estos fallos serán analizados a lo largo del trabajo. Este TFM tiene el propósito de optimizar el diseño mecánico de un modelo ya existente con el fin de realizar agarres de más calidad. El diseño se centra en la mejora de la robustez y resistencia de las articulaciones, en mejorar las posiciones y efectividad de los agarres, en la incorporación de sensores y en el desarrollo de un modelo más funcional. Para llevar a cabo este proyecto, primero se ha realizado un estudio bibliográfico que ha permitido obtener un conocimiento básico y necesario para realizar un diseño de calidad. Este estudio incluye, las partes de la mano humana, la biomecánica de la mano, los agarres más comunes y sus principales características, el estado del arte de este tipo de prótesis, los materiales existentes y la impresión 3D, modelos matemáticos de la mano y aspectos relacionados con el control de esta. Posteriormente, se han realizado diferentes análisis en cada una de las partes del modelo. Algunos de estos se han ejecutado a través de un programa CAD. Esto ha permitido encontrar deficiencias en este diseño y puntos a mejorar. Con los resultados obtenidos de estos análisis, se ha optimizado el modelo y se han realizado pruebas comparativas entre ambos diseños a través de simulaciones y ensayos experimentales. Finalmente, se ha entregado al grupo los ficheros CAD de todas las piezas para que pueda seguir trabajando en sus investigaciones. En definitiva, este trabajo, enmarcado en una clara aplicación práctica de la ingeniería, presenta una serie de alternativas para mejorar un diseño previo y, a partir del análisis de numerosas soluciones, se eligen aquellas óptimas y se realizan los cálculos y ensayos pertinentes.