Desarrollo mecatrónico de una mano artificial con propósitos biomédicos: parte mecánica

Abstract

In this paper the movements made by the human hand to grab objects are analyzed, this in order to design a prosthesis for biomedical purposes that has the functionality comparable to the functions performed by the human hand, obtaining an approximation with comparable functionality human hand. The design is limited by the constraints of a conventional, such as low weight, durability and good looks prosthesis. The artificial hand has four fingers, which total eleven degrees of freedom (DOF); the prosthesis is driven by cables, which simulate the tendons of the human hand. In the configuration of three of the four fingers of the anatomy of the artificial hand, a crossed four articulated bars mechanism that meets certain movement characteristics is implemented. Considering the above design, a first prototype of a finger of the artificial hand, in which tests were made to corroborate the results of the design was manufactured, that is, bending due to the work done on the artificial tendon. In these tests certain weaknesses were detected, which were corrected with this occurred and a new design and a resulting prototype anthropomorphic shape.

En este trabajo se analizan los movimientos que realiza la mano humana para asir objetos, esto con la finalidad de diseñar una prótesis con propósitos biomédicos que tenga la funcionalidad equiparable a las funciones que realiza la mano del hombre, obteniendo una aproximación en funcionalidad comparable con la mano humana. El diseño está acotado por las limitaciones de una prótesis convencional, tales como bajo peso, durabilidad y una buena apariencia. La mano artificial cuenta con cuatro dedos, que en total suman once grados de libertad (GDL); la prótesis es accionada por cables, los cuales simulan a los tendones de la mano humana. En la configuración de tres de los cuatro dedos de la anatomía de la mano artificial, se implementa un mecanismo cruzado de cuatro barras articuladas que cumple con ciertas características de movimiento. Tomando en cuenta el diseño antes mencionado, se manufacturó un primer prototipo de uno de los dedos de la mano artificial, en el cual se hicieron pruebas para corroborar los resultados del diseño, esto es, la flexión debido al trabajo efectuado sobre el tendón artificial. En esas pruebas se detectaron ciertos puntos débiles, los cuales se corrigieron y con esto se produjo otro nuevo diseño y su resultante prototipo con una forma más antropomorfa.