Modelado Geométrico y Simulación Cinemática de Prótesis de Mano para Pacientes Adultos con Amputación Transradial
DOI:
https://doi.org/10.31381/perfilesingenieria.v19i20.6020Palabras clave:
prótesis, amputación, transradial, trayectoria, simulaciónResumen
Antecedentes: La amputación transradial, que implica la perdida de la extremidad superior por debajo del codo, es una realidad que afecta profundamente la vida de las personas. Objetivo: La investigación consideró como objetivo modelar y simular el movimiento de los dedos de la mano de una prótesis para pacientes adultos con amputación transradial, para incrementar su calidad de vida permitiéndoles realizar con mayor facilidad actividades cotidianas específicas. Metodología: Se realizó el análisis morfológico y diseño CAD de la mano utilizando como modelo la mano de un paciente adulto voluntario con amputación transradial derecha, asimismo, se detalló el diseño CAD del dedo pulgar de 2 GDL utilizando el software de ingeniería SolidWorks Professional. Luego se realizó el modelamiento cinemático de los dedos de la mano utilizando el algoritmo de Denavit – Hartemberg y se simuló los movimientos de los dedos utilizando el software de ingeniería Matlab. Resultados: Se obtuvo las posiciones iniciales y finales del extremo de los dedos de la mano, así como, las trayectorias durante la simulación del cierre de la mano. Conclusiones: La toma de medidas de un paciente maximiza la posibilidad de implementar un prototipo funcional. El modelamiento cinemático permite simular las trayectorias de los dedos de la mano con el software Matlab.
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INEI, “Perú Características de la Población con Discapacidad” Instituto Nacional de Estadística e Informática. Lima, Perú. Accedido: agosto de 2023. [Online]. Disponible: https://www.inei.gob.pe/media/MenuRecursivo/publicaciones_digitales/-Est/Lib1209/Libro.pdf
INEI, “Capítulo III: Resultados generales sobre la población con discapacidad” Dirección Técnica de Demografía e Indicadores Sociales. Lima, Perú. Accedido: agosto de 2023. [Online]. Disponible: https://www.inei.gob.pe/media/MenuRecursivo/publicaciones_digitales/-Est/Lib1675/cap03.pdf
H. T. Camacho-Conchucos, “Pacientes amputados por accidentes de trabajo: características y años acumulados de vida productiva potenciales perdidos” vol. 71, no. 4, pp. 271–275, 2010.
E. Vázquez, “Los Amputados y su Rehabilitación: Un Reto para el Estado”, Articulo de Investigación, CONACYT, México, 2016.
J. M. Dorador, “Robótica y Prótesis Inteligente”, Articulo de Investigación, Universidad Nacional Autónoma de México, México, 2004.
A. L. Villanueva, “Biomedicina, Biomarcadores, Biomecánica y Medica Predictiva”, Articulo de Investigación, MAPFRE RE, España, 2012.
J. P. Quezada, K. S. Cabrera, J. Cornejo, R. Palomares, J. A. Cornejo-Aguilar and M. Vargas, "Mechatronic Conceptual Design and Kinematic Analysis of Serial-Type Robotic Exoskeleton for Assisted Rehabilitation Therapy on Upper Limbs," 2023 Third International Conference on Advances in Electrical, Computing, Communication and Sustainable Technologies (ICAECT), Bhilai, India, 2023, pp. 1-5, doi: 10.1109/ICAECT57570.2023.10118243.
J. Aguirre, M. B. Pérez, R. Palomares and J. Cornejo, "Ergonomic Bio-Design and Motion Simulation of a Mechatronic Orthosis System for Knee Rehabilitation," 2022 IEEE XXIX International Conference on Electronics, Electrical Engineering and Computing (INTERCON), Lima, Peru, 2022, pp. 1-4, doi: 10.1109/INTERCON55795.2022.9870040.
J. Cornejo et al., “Industrial, collaborative and mobile robotics in Latin America: Review of mechatronic technologies for advanced automation,” Emerg. Sci. J., vol. 7, no. 4, pp. 1430–1458, 2023.
V. Rodriguez, L. Sanchez, R. Palomares, and J. Cornejo, “Ergonomic bio-design and motion simulation of a mechatronic orthosis system for elbow rehabilitation,” in 2022 IEEE XXIX International Conference on Electronics, Electrical Engineering and Computing (INTERCON), 2022.
J. Cornejo et al., “Anatomical Engineering and 3D printing for surgery and medical devices: International review and future exponential innovations,” Biomed Res. Int., vol. 2022, p. 6797745, 2022.
J. Aguirre, M. B. Pérez, R. Palomares and J. Cornejo, "Ergonomic Bio-Design and Motion Simulation of a Mechatronic Orthosis System for Knee Rehabilitation," 2022 IEEE XXIX International Conference on Electronics, Electrical Engineering and Computing (INTERCON), Lima, Peru, 2022, pp. 1-4, doi: 10.1109/INTERCON55795.2022.9870040.
J. Cornejo, J. A. Cornejo-Aguilar, C. Gonzalez, and R. Sebastian, “Mechanical and kinematic design of surgical mini robotic manipulator used into SP-LAP multi-DOF platform for training and simulation,” in 2021 IEEE XXVIII International Conference on Electronics, Electrical Engineering and Computing (INTERCON), 2021.
J. A. Juarez, R. Palomares, J. Cornejo, and R. R. Bustinza, “Biomedical mechatronic device iTakuna: Smart embedded system for electric wheelchair used by paraplegic patients,” in 2021 IEEE XXVIII International Conference on Electronics, Electrical Engineering and Computing (INTERCON), 2021.
J. Cornejo et al., “Mechanical design of a novel surgical laparoscopic simulator for telemedicine assistance and physician training during aerospace applications,” in 2021 IEEE 3rd Eurasia Conference on Biomedical Engineering, Healthcare and Sustainability (ECBIOS), 2021.
C. D. Rodríguez, “Modelamiento y simulación de la mano humana utilizando herramientas CAE”, Articulo de Investigación, Universidad de la Salle, Bogotá, 2016.
A. Zara. “A Ner Era for Bionic Limbs” [Online]. Disponible: https://www.embs.org/pulse/articles/a-new-era-for-bionic-limbs/
J. P. David, T. Helbing, and H. Witte, “SenGlove-A Modular Wearable Device to Measure Kinematic Parameters of The Human Hand”, Article, Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2023.
P. Palacios et al., “Biomechatronic embedded system design of sensorized glove with soft robotic hand exoskeleton used for rover rescue missions on mars,” in 2021 IEEE International IOT, Electronics and Mechatronics Conference (IEMTRONICS), 2021.
J. Cornejo et al., “Mechatronic exoskeleton systems for supporting the biomechanics of shoulder-elbow-wrist: An innovative review,” in 2021 IEEE International IOT, Electronics and Mechatronics Conference (IEMTRONICS), 2021.
D. A. Rozas Llontop, J. Cornejo, R. Palomares, and J. A. Cornejo-Aguilar, “Mechatronics design and simulation of anthropomorphic robotic arm mounted on wheelchair for supporting patients with spastic cerebral palsy,” in 2020 IEEE International Conference on Engineering Veracruz (ICEV), 2020.
J Cornejo, J. P. Perales-Villarroel, R. Sebastian and J. A. Cornejo-Aguilar, "Conceptual Design of Space Biosurgeon for Robotic Surgery and Aerospace Medicine," 2020 IEEE ANDESCON, Quito, Ecuador, 2020, pp. 1-6, doi: 10.1109/ANDESCON50619.2020.9272122.
P. Palacios, W. Castillo, M. V. Rivera and J. Cornejo, "Design of T-EVA: Wearable Temperature Monitoring System for Upper Limbs during Extravehicular Activities on Mars," 2020 IEEE Engineering International Research Conference (EIRCON), Lima, Peru, 2020, pp. 1-4, doi: 10.1109/EIRCON51178.2020.9254027.
J Cornejo, J. A. Cornejo Aguilar, and J. P. Perales Villarroel, “Innovaciones Internacionales En Robótica Médica Para Mejorar El Manejo Del Paciente En Perú,” Rev. Fac. Med. Humana, vol. 19, no. 4, pp. 105–113, 2019.
M. Vargas, J. Cornejo, and L. E. Correa-López, “Ingeniería Biomédica: La Revolución Tecnológica Para El Futuro Del Sistema De Salud Peruano,” Rev. Fac. Med. Humana, vol. 16, no. 3, 2016.
J. Cornejo, J. A. Cornejo-Aguilar, and R. Palomares, “Biomedik surgeon: Surgical robotic system for training and simulation by medical students in Peru,” in 2019 International Conference on Control of Dynamical and Aerospace Systems (XPOTRON), 2019.
R. A. Vergaray, R. F. Del Aguila, G. A. Avellaneda, R. Palomares, J. Cornejo and J. A. Cornejo-Aguilar, "Mechatronic System Design and Development of iROD: EMG Controlled Bionic Prosthesis for Middle- Third Forearm Amputee," 2021 IEEE Fifth Ecuador Technical Chapters Meeting (ETCM), Cuenca, Ecuador, 2021, pp. 1-5, doi: 10.1109/ETCM53643.2021.9590715.
R. M. Ñope-Giraldo et al., "Mechatronic Systems Design of ROHNI-1: Hybrid Cyber-Human Medical Robot for COVID-19 Health Surveillance at Wholesale-Supermarket Entrances," 2021 Global Medical Engineering Physics Exchanges/Pan American Health Care Exchanges (GMEPE/PAHCE), Sevilla, Spain, 2021, pp. 1-7, doi: 10.1109/GMEPE/PAHCE50215.2021.943487
O. Mejia, D. Nuñez, J. Rázuri, J. Cornejo and R. Palomares, "Mechatronics Design and Kinematic Simulation of 5 DOF Serial Robot Manipulator for Soldering THT Electronic Components in Printed Circuit Boards," 2022 First International Conference on Electrical, Electronics, Information and Communication Technologies (ICEEICT), Trichy, India, 2022, pp. 1-7, doi: 10.1109/ICEEICT53079.2022.9768447.
G. Urriolagoitia, B. Romero, C. Diaz, F. Gallegos, J. Martinez, J. Vargas, “Hand prosthesis prototype construction with the implementation of phalanges through 3D printing technology”, Article, [Online]: https://link.springer.com/article/10.1007/s40964-023-00481-0.
A. Velázquez, E. Merchán, L. Hernández, G. Urriolagoitia,
“Rango de movilidad y función descriptiva del dedo índice”, Instituto Politécnico de México, México, 2007.
J. Maldonado, R. Garrido, “Prototipo educativo basado en un servomotor analógico de Radio Control”, Congreso Nacional de Control Automático, México, 2017.
W. Chai. “CAD (computer - aided design)”, Article, [Online]: https://www.techtarget.com/whatis/definition/CADcomputeraideddesign#:~:text=CAD-%20(computer%2Daided%20design)%20is%20the%20use%20of%-20computer,(3%2DD)%20models.
A. G. Collazos, “Diseño y prototipado de una prótesis de accionamiento mecánico para amputaciones transfalángicas de la mano”, Lima, Perú. 2021. [Online]. Disponible: https://hdl.handle.net/20.500.12815/223
E. Mejía, “Diseño de una prótesis electromecánica para personas con amputación de mango funcional de la mano”, Lima, Perú. 2021. [Online]. Disponible: https://repositorio.uss.edu.pe/handle/20.500.12802/9230
J Vizcayno, “Diseño de Prótesis de Mano con un solo Actuador”, México. 2019. [Online]. Disponible: http://132.248.52.100:8080/xmlui/handle/132.248.52.100/16723
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