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DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE EXOESQUELETO PARA SIMULACIÓN DE PRÓTESIS

MIOELECTRICA DE ANTEBRAZO TRANSRADIAL

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF EXOSKELETON FOR SIMULATION OF

FOREARM TRANSRADIAL MYOELECTRIC PROSTHESIS

Henry Montaña Quintero. Juan Darío Vivas Mateus1*. Jhon Pacanchique Martínez2**.

Resumen

En este proyecto se desarrollo un EXOESQUELETO CON EL FIN DE SIMULAR UNA

PRÓTESIS MIOELÉCTRICA [1]. DE ANTEBRAZO TRANSRADIAL

La metodología que se empleo en el desarrollo de este proyecto fue la siguiente. Se adquirió

la señal mediante electrodos, estos capturan señales mioeléctricas “pequeño voltaje

producido por los músculos al ser movidos”, las cuales se filtraran para dejar una señal

limpia, y la misma se ajustara a niveles eléctricos deseados. Posteriormente se ingreso esta

señal a un Arduino Nano3 que cumple con la función de control de todo el sistema, este a su

vez manipulara unos pequeños actuadores “servomotores” que serán soportados por medio

de una etapa de potencia la cual es alimentada por una batería de li-po, de esta forma la

1* Estudiante Tecnología en Electrónica de la Universidad Distrital francisco José de caldas. e-mail: [email protected] 2** Estudiante Tecnología en Electrónica de la Universidad Distrital francisco José de caldas. e-mail: [email protected] 3 https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardNano

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]



2

prótesis tiene movimiento, que depende de las pequeñas señales eléctricas capturadas al

mover los músculos, para este proyecto no se tuvo en cuenta el peso del exoesqueleto ya

que es un proyecto experimental, pero si se hará una breve investigación de cual material

seria el adecuado para una prótesis final.

Adicional a esto el exoesqueleto cuenta con una estructura que simulara la prótesis, esta

cuenta con 5 dedos los cuales cada uno tiene movimiento independiente. El prototipo está

diseñado en Solidwork [2]. Este mismo está basado en el proyecto INMOOV4 el cual es de

código abierto. A este se le realizaron pequeñas modificaciones para poder implementarlo en

este proyecto, toda la estructura fue elaborada en plástico ABS5 con una impresora

Solidoodle 3D de 2° generación.

Este proyecto se realizo en la Universidad Distrital Francisco José De Caldas.

Palabras clave

Señales electromiografías, electrodo superficial, dispositivos electromecánicos,

Procesamiento de señales biomédicas, extremidades artificiales, Mano protésica,

Extremidades protésicas, EGM.

Summary

This project is an EXOSKELETON DEVELOPED TO SIMULATE A MYOELECTRIC

PROSTHESIS [1]. TRANSRADIAL BENCH. The methodology employed in the development

of this project will be as follows. You want to acquire the signal electrodes by these

4 http://www.inmoov.fr/ 5 https://es.wikipedia.org/wiki/Acrilonitrilo_butadieno_estireno

http://www.inmoov.fr/



myoelectric signals capture "small voltage produced by the muscles to be moved," which

leaked to leave a clean signal, and it would fit desired electrical levels. Subsequently seeking

to enter this signal to a Arduino Nano to comply with the control function of the whole system,

this in turn manipulate a small actuators "servo" which are supported by a power amplifier

which is powered by a battery Li-po, thus the prosthesis may have movement, which depends

on tiny electrical signals captured by moving the muscles, for this project at first the weight of

the exoskeleton is not taken into account because it is a pilot project, but if you do a little

research of what would be the right material for a final prosthesis.

In addition to this the exoskeleton has a structure that simulates the prosthesis, this has 5

fingers which each have independent movement. The prototype is designed in Solidwork [2].

The same is based on the INMOOV project which is open source. In this small modifications

were performed to implement this project, the entire structure was made of ABS plastic with a

3D printer Solidoodle 2nd generation.

This project was conducted in the University Francisco Jose De Caldas.

Key Words

Electromyography signal, electrode surface, electromechanical devices, biomedical signal

processing, artificial limbs, prosthetic hand, prosthetic limbs.



4

1. OBJETIVOS

General

Diseñar e implementar un exoesqueleto que simule una prótesis mioeléctricas para

amputación de antebrazo transradial capaz de abrir, cerrar y girar 90 grados una pinza

en la terminación que hará las veces de mano.

Específicos

Diseñar e implementar la estructura del exoesqueleto que simule el antebrazo.

Seleccionar e Implementar sensores para la captura de potenciales mioeléctricas en el

antebrazo.

Diseñar e implementar la etapa de Filtrado de la señal adquirida y procesamiento de la

misma.

Diseñar e implementar la etapa Control de potencia para los actuadores

Ensamble y pruebas del diseño final.

2. Introducción

La electromiografía (EMG) es el estudio de los potenciales eléctricos generados por los

músculos durante el movimiento. En los últimos años se han estado utilizando en el diseño y

construcción de interfaces hombre-máquina con diferentes aplicaciones [3]. En este

documento se describe el proceso de diseño e implementación de un sistema que permite

detectar, mediante tres electrodos de superficie, las señales electromiograficas, producidas

en el brazo, específicamente en los músculos flexor de la muñeca flexor radial carpo, todos

del brazo derecho con el fin de manipular un prototipo de exoesqueleto que simulara una



prótesis de antebrazo con todos sus dedos. Los dedos serán controlados por las señales

electromiograficas las cuales le otorgaran al usuario la capacidad de abrir, cerrar y girar la

muñeca de la mano hasta 90 grados.

El exoesqueleto está diseñado para poder simular una prótesis en su funcionamiento ya que

las prótesis son sistemas muy complejos y estos tienen un diseño que se adapte al muñón

del usuario, el cual dificultaría la realización del proyecto ya que esto tiene que ser

supervisado directamente con especialistas en este campo. Al realizar este proyecto se

enfoco no solo en la parte electrónica del mismo, también se enfoco en la estética del

prototipo y buen funcionamiento frente a las órdenes del usuario.

La adquisición de las señales mioeléctricas se realizo mediante electrodos Ya que el poder

controlar una prótesis con el estimulo de los músculos facilita tareas a personas con

amputación transradial.

El diseño de la prótesis fue diseñado mediante el software Solidwork, teniendo en cuenta

detalles en las terminaciones de los dedos, para lograr ubicar los sensores resistivos que

indican la fuerza que se está aplicando sobre algún objeto, con la retroalimentación de estos

sensores en el sistema electrónico, se logran controlar los movimientos de apertura y cierre

de la mano sin dañar el objeto.

En esta sección se presenta la forma en que se obtienen las señales EMG, el tratamiento y

procesamiento de las mismas para posteriormente ser enviadas al dispositivo controlador y

actuadores.



6

3. Diagrama De Solución.

A continuación en la figura 1 se presenta el diagrama de la solución del proyecto.

Figura 1. Diagrama de solución de la prótesis. ¨Autor ¨

4. Electrodos Superficiales

Los electrodos superficiales son colocados sobre la piel, estos electrodos son principalmente

superficies de metal, sin embargo, debido al estar en contacto directo con la piel hay que

tomar ciertas consideraciones: la piel es un tejido conductivo cuyo material intracelular y

extracelular está compuesto de soluciones electrolíticas, en la cual la corriente es

transportada por iones; mientras que el metal es un material altamente conductivo, en el cual

la corriente es transportada por electrones, en consecuencia, la interfaz electrodo piel es en

sí muy ruidosa [4]. Existen varios tipos de electrodos de superficie, estos se dividen principal



mente en dos grandes grupos: electrodos secos y electrodos húmedos [5]. Los electrodos

húmedos son aquellos en los que entre la placa de metal y la piel se encuentra una

substancia electrolítica o gel conductor [6]. esto se hace con el fin de minimizar el ruido

intrínseco que se genera entre el contacto de la piel y el metal, este gel conductor mejora la

conductividad y el flujo de la corriente.

En este proyecto se utilizaron electrodos de Ag/AgCl figura 2. Los cuales son ubicados 2 de

ellos en el musculo flexor radial carpo, y el tercero de ellos se ubica en la flexor de la muñeca

del paciente. Estos electrodos pueden tener otra ubicación la cual es: dos de ellos en el

biceps y el tercero en el tríceps.

Figura 2. Electrodo de Ag/AgCl “Autor”

5. Adquisición de la Señal EMG

A partir de las características conocidas de las señales EMG, corroboradas y mediante

prácticas de laboratorio, se implemento una etapa de amplificación, conformada inicialmente

por un amplificador diferencial, para lo cual se trabajo con el amplificador de instrumentación

AD620A (Analog Device ®) [7], con un rechazo en modo común (CMRR) entre 90-100 dB

que permite obtener una alta ganancia, esta es ajustable mediante una resistencia entre los

pines 1 y 8 y la siguiente ecuación (1), donde G es la ganancia que se desea obtener



8

𝑅𝐺 =49.4kΩ

G−1 (1)

Al resolver la ecuación (1). Se ha obtenido como resultado una resistencia de 330 ohmios y

para una mayor exactitud se usaron dos resistencias una de 220 y otra de 100 lo cual se

aprecia en la figura 3.

Figura 3 disposición de resistencias y entradas de señales de los electrodos en el AD620A6

5.1 Filtrado de la señal

Se implemento un filtro activo pasa banda, el cual limita las frecuencias de la señal a un

rango de entre 16 – 500 Hz, determinadas por las características propias de las señales

electromiografías [8]. El filtro que se utilizo para esta aplicación es el de Butterworth con

topología sallen-key de 4° orden, puesto que su respuesta en el circuito minimiza el rizado

en la banda de transmisión, esta es la característica más importante en la selección del filtro

de Butterworth para la detección de la señal EMG.

6 Hoja de datos AD620A “Análoga Device”



Se ponen en serie un filtro Butterworth Pasa-bajos de 4° orden con frecuencia de corte de

500 Hz con un filtro Butterworth Pasa-altos de 4° orden con frecuencia de paso de 16Hz. El

cálculo de los componentes se presenta a continuación.

Los cálculos que se emplearon para realizar estos filtros fueron los siguientes: Lo primero

que se realiza es diseñar el filtro pasa bajas de Butterworth con ganancia unitaria con

topología Sallen-Key y una frecuencia de corte. En la tabla 1. Se muestran los coeficientes

los cuales se calcularon con la ecuación (2). Ésta ecuación corresponde a la función de

transferencia para un filtro Pasa-Bajas.

𝐴 𝑠 =𝐴0

1+𝑎1s+𝑏1𝑠2 1+𝑎2s+𝑏2𝑠2 … 1+𝑎𝑛 s+𝑏𝑛 𝑠2 =

𝐴0

(1+𝑎𝑖s+𝑏i𝑠2)i

(2)

Resolviendo la fórmula para un filtro de 4to orden, los coeficientes quedarían de la siguiente

forma.

Ai bi

Filtro 1 18.478 1.000

filtro 2 0.7654 1.000

Tabla 1. Coeficientes de Butterworth de cuarto orden7.

7 Robert F. Coughlin et al. Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales. Prentice Hall, Quinta edición



10

5.2 Filtro Pasa Bajas

Etapa 1 de filtro pasa bajas

Calculos.

Primero se calcula 𝐶2, proponiendo el valor para el capacitor 𝐶1. (3)

𝐶2 ≥ 𝐶14𝑏2

𝑎22 (3)

Se calcula 𝑅1 y 𝑅2. (4)

𝑅1/2 =𝑎2𝐶2± 𝑎2

2𝐶22−4b2C1C1

4π𝑓𝑐𝐶1𝐶2 (4)

Donde:

𝑓𝑐 es la frecuencia del corte.

𝑎2, 𝑏2 son los coeficientes de Butterworth para filtros de 4to orden.

𝐶1 Y 𝐶2 son los valores de los capacitores para el filtro Pasa-Bajas de la topología

Sallen-Key.

Etapa 2 de filtro pasa bajas

Calculos.

El cálculo de esta etapa es idéntico al de la etapa 1 difiriendo sólo en los valores de 𝑎𝑖 y 𝑏𝑖 .

Se especifica

Dado el 𝐶1, se calcula 𝐶2 (5)

𝐶2 ≥ 𝐶14𝑏1

𝑎12 (5)



Y los valores de 𝑅1, y 𝑅2 son: (6)

𝑅1/2 =𝑎1𝐶1± 𝑎1

2𝐶22−4b1C1C2

4π𝑓𝑐𝐶1𝐶2 (6)

Donde:


𝑎1 Y 𝑏1 son los coeficientes de Butterworth para filtros de 4to orden.

𝐶1 Y 𝐶2 son los valores de los capacitores para el filtro Pasa-Bajas de la topología

Sallen-Key.

En la figura 4 se puede observar el circuito de un filtro pasa bajas 𝑅2,𝑅3,𝐶3 y 𝐶4 son los

capacitores y las resistencias de la Etapa 2.

Figura 4 Filtro Pasa-Bajas Butterworth de cuarto orden con topología Sallen-Key8.




12

5.3 Para El Filtro Pasa Altas

Etapa 1 de filtro pasa altas

Cálculos.

Se calcula 𝑅1 proponiendo un valor para 𝐶1. (7)

𝑅1 =1

π𝑓𝑐𝑎1C (7)

Donde:


𝑎1 es el coeficiente de Butterworth para filtros de 4to orden.

𝐶 es el capacitor 1 para el filtro Pasa-Altas de topología Sallen-Key.

Ahora, se calcula el valor para 𝑅2. (8)

𝑅2 =𝑎1

4π𝑓𝑐C𝑏1 (8)

Donde:


𝑎1 y 𝑏1son los coeficientes de Butterworth para filtros de 4to orden.

𝐶 es el valor del capacitor para el filtro Pasa-Altas.

Etapa 2 de filtro pasa altas

Cálculos.

Se calcula 𝑅1 proponiendo el capacitor (9)

𝑅1 =1

π𝑓𝑐𝑎2C (9)



Ahora, se calcula el valor de 𝑅2. (10)

𝑅2 =𝑎2

4π𝑓𝑐C𝑏2 (10)

Donde:


𝑎2 y 𝑏2 son los coeficientes de Butterworth para filtros de 4to orden.

C es el valor del capacitor para el filtro Pasa-Altas.

El filtro Pasa-Altas de 4to orden consta de dos filtros de 2do orden conectados en cascada.

Por lo que el circuito final se muestra en la figura 5., tomando en cuenta que 𝐶3, 𝐶4 𝑅3 y 𝑅4

son de la segunda etapa.

Figura 5. Filtro Pasa-Altas Butterworth de cuarto orden con topología Sallen-Key9.




14

Como se describió anteriormente, el filtro Pasa-Bandas de 4to orden resulta de la conexión

en cascada del filtro Pasa-Bajas con el filtro Pasa-Altas, ambos de 4to orden. El resultado

final, se muestra en la figura 6.

Figura 6. Filtro Pasa-Bandas Butterworth de cuarto orden con topología Sallen-Key10.

5.4 Filtro Notch Rechaza Banda

El filtro Notch también es llamado filtro de muesca o filtro de rechazo de banda por la forma

en que rechaza a todas las frecuencias excepto un determinado rango de ellas. Este filtro es

de mucha utilidad cuando se necesita amplificar señales con muy pequeña amplitud y

cuando interfieren señales de mucho ruido que no son deseables. Las luces fluorescentes, la

fuente de voltaje, e incluso las personas provocan mucho ruido a la señal que se desea. La

frecuencia de ruido es de 50 o 60 Hz dependiendo el país donde se encuentre, es muy difícil

eliminar esta frecuencia de la señal, pero se puede lograr disminuir mediante el filtro notch.

Para diseñar un filtro muesca se tiene que construir un filtro pasa banda que tenga la misma

frecuencia resonante, ancho de banda y en consecuencia el Q del filtro muesca. Después se

conecta el sumador inversor eligiendo resistencias del mismo valor o muy cercanas para R




para lograr un funcionamiento satisfactorio. Por lo general los filtros muesca son ganancia

unitaria. Las ecuaciones correspondientes a Q,B,fl,fh, y fr, son idénticas a las del filtro pasa

banda.

Cálculos de filtro notch

Solamente se calcula 𝑅 y 𝑅𝑟 que son las resistencias del filtro pasa banda ya que los

capacitores se proponen. 𝑄 =𝐹𝑅

𝐵

𝑅 =0.1591

𝐵𝐶 (11)

𝑅𝑟 =𝑅

2𝑄2−1 (12)

De acuerdo a los componentes del filtro pasa banda se puede confirmar con la ecuación (13)

de la frecuencia de resonancia que si elimine la frecuencia de 60hz.

𝑓𝑟 =0.1125

𝑅𝐶 1 + 𝑅𝑅𝑟 (13)

Finalmentese requiere un circuito detector de envolvente11 para poder obtener una señal más

estable.

11 https://es.wikipedia.org/wiki/Detector_de_envolvente



16

6. Respuesta De Los Circuitos Y Simulaciones

Figura 7. Filtro pasa bajos con valores.”Autor”

Figura 8. Respuesta en Frecuencia Filtro pasa-bajos con valores. ”Autor”



Figura 9. Filtro Pasa-Altas con valores.”Autor”

Figura 10. Respuesta en Frecuencia Filtro Pasa-Altas con valores.”Autor”

Figura 11. Filtro Pasa-Banda con valores.”Autor”



18

Figura 12. Respuesta en frecuencia Filtro Pasa-Banda con valores.”Autor”

Figura 13. Filtro Rechaza-Banda con valores. “Autor”



Figura 14. Respuesta en frecuencia Filtro Rechaza-Banda con valores.”Autor”

En la figura 15.a y 15.b se pueden apreciar las señales miolectricas adquiridas de un

musculo realizando diferentes esfuerzos físicos. En la figura 15.c s su puede apreciar

la señal mioelectrica despues de ser tratada por medio de los filtros y finalmente en la

figura 15.d se puede apreciar la señal resultante despues de pasar por el circuito de

envolvente, lista para ser procesada por el arduino.

Figura 15.a Figura 15.b

Figura 15.c Figura 15.d

En la figura 16 se observa todo el circuito del proyecto en el cual se aprecian los

filtros, el circuito detector de envolvente, el arduino nano, los actuadores y sus

sensores.



20

Figura 16. Circuito completo.”Autor”

7. Sensor De Fuerza

El sensor de fuerza resistivo (FSR) es un dispositivo de película de polímero (PTF) que

presenta una disminución de la resistencia cuando aumenta la fuerza aplicada a la superficie

activa. Su sensibilidad a la fuerza está optimizada para uso en el control por toque humano

de dispositivos electrónicos. Las FSRs no son células de carga o galgas extensiométricas

aunque tengan propiedades similares. Las FSRs no son adecuadas para medidas de

precisión [9].

En la figura 17.a se aprecia la composición del sensor, en la figura 17.b. se puede observar

el circuito empleado para el sensor.



Figura 17. a Figura 17. b

En el proyecto el sensor se implemento mediante la figura 14.b en configuración de divisor de

tensión, la señal obtenida es enviada a un pin análogo del arduino nano. Para ser procesada

en función a la fuerza ejercida en cada falange.

8. Servomotor

Un servomotor (o servo) es un motor de corriente continua que tiene la capacidad de ser

controlado en posición. Es capaz de ubicarse en cualquier posición dentro de un rango de

operación (generalmente de 180º) y mantenerse estable en dicha posición. Los servos se

suelen utilizar en robótica, automática y modelismo (vehículos por radio-control, RC) debido a

su gran precisión en el posicionamiento [10].

En el proyecto se implementaron servomotores mg996r los cuales trabajan desde 4.8 V a 7.4

V, alto torque 11 kgf∙cm (a 6 V), estos son controlados por medio de un arduino nano. La



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disposición eléctrica del mismo se puede presenciar en la figura 18. En esta misma se

observa que el control y la potencia manejan fuentes de tensión individuales.

Figura 18. Disposición eléctrica del servo.”Autor”

9. Procesamiento Y Control De La Señal.

En esta etapa se realizo el control con un Arduino Nano, para controlar los seis servomotores

y capturar las señales de los cinco sensores de la prótesis. Con él se logro diferenciar las

diversas tensiones adquiridas y tratadas en la etapa anterior.

Al poder procesar la señal del paciente, con las señales de los sensores se puede tomar una

decisión según sea el caso. Mediante el Arduino Nano se ha logrado características únicas

en la prótesis las cuales se mencionan a continuación.

Calibración asistida de señales EMG para el uso de cualquier paciente sin necesidad

de un entrenamiento previo para usar la prótesis “cualquiera la puede usar”

Cierre paulatino de extremidades con el fin de recibir otra orden y poder actuar en el

momento

Cierre instantáneo configurable



Apertura paulatina de extremidades con el fin de recibir otra orden y poder actuar en el

momento

Apertura instantánea configurable

Rotación de la muñeca de hasta 90 grados

Censado de fuerza en todo momento

Test al inicio de su funcionamiento para verificar el buen funcionamiento de cada

extremidad.

Configuraciones adicionales según programación.

10. Fabricación De La Prótesis

Para la fabricación de la prótesis fue necesaria la utilización de una impresora 3D12. En este

proyecto se utilizo una impresora Soliddodle13 de segunda generación. Los diseños fueron

adquiridos del proyecto INMOOV14 el cual es de código abierto y se modificaron algunos

diseños para beneficio del prototipo. El material que se utilizo para la elaboración del

prototipo es el plástico ABS el cual tiene unas características muy buenas en cuanto a

resistencia a impactos y a la abrasión entre otras. A continuación serán presentadas algunas

imágenes de los diseños.

10.1 Diseño De Un Dedo.

12 https://es.wikipedia.org/wiki/Impresora_3D 13 http://www.hd-tecnologia.com/solidoodle-impresora-3d-de-2o-generacion/ 14 http://www.inmoov.fr/download/

http://www.hd-tecnologia.com/solidoodle-impresora-3d-de-2o-generacion/



24

En la figura 19.a se aprecian las 6 piezas en 3d que componen un dedo y en la figura 19,b se

aprecia el ensamble del mismo, Todos los dedos tienen la misma fisionomía por lo tanto la

fabricación es similar.

Figura 19.a Figura 19.b15

Estas seis piezas se fabrican en la impresora 3d y posteriormente se pegan con una

solución de ABS y cloruro de metileno la cual forma una pasta que se utiliza como

pegamento. Este dedo es el del corazón y después de pegado queda según la. Figura

19.b.

10.2 Diseño De La Palma.

En la figura 20.a se evidencia el diseño de la palma. Y el proceso de impresión para con ella

es el mismo. Todas las partes que se pueden apreciar se imprimen incluido el pasador.

En la figura 20.b se puede observar una parte de la palma con el despiece del dedo pulgar.

15 www.wevolver.com/gael.langevin/inmoov-robot/hands/file/



Figura 20.a Figura 20.b16.

10.3 Mano Completa

Figura 21 Ensamble de toda la mano.17

11. Ensamblaje De La Mano

En el ensamble de la mano se puede apreciar dos cables, los cuales cumplen la función de

tendones en los dedos, “permitiendo abrir y cerrar los dedos”. Estos mismos facilitan la

transmisión de las señales de los sensores resistivos que se encuentran ubicados en la yema

16 www.wevolver.com/gael.langevin/inmoov-robot/hands/file/ 17 www.wevolver.com/gael.langevin/inmoov-robot/hands/file/



26

de cada uno de los dedos. En la figura 22.a y 22.b. se aprecia el ensamblaje de de la palma

con los respectivos cables que actuaran como tendones.

Figura 22.a. Figura 22.b.18

En la figura 23 se aprecian los dedos de la mano ya ensamblado y con sus respectivos

pasadores.

Figura 23. Ensamble e instalación de los pasadores de las articulaciones.19

Si lo desea se puede obtener más información del diseño y montaje de la misma en la página

web de INMOOV [11].

18 www.wevolver.com/gael.langevin/inmoov-robot/hands/file/ 19 www.wevolver.com/gael.langevin/inmoov-robot/hands/file/



Figura 24. Prototipo ensamblado donde se presencian los cinco actuadores.”Autor”

En estas imágenes se puede apreciar el montaje de los actuadores “servomotores” los

cuales controlaran los movimientos de los dedos. Se eligieron hilos de nylon como tendones

en lugar de los cables ya que estos no presentan fatiga a la torsión y fuerza que se le

ejercen. La punta de los dedos es de goma ya que presentan mejor agarre y ocultan los

sensores de fuerza que se encuentran en cada dedo.

En la figura 25.a y 25.b se visualiza la prótesis ensamblada en su totalidad por ambas caras.



28

Figura 25.a Figura 25.b.”Autor”



12. Calibración De La Prótesis

La prótesis posee un auto ajuste al arrancar el cual es visualizado por medio de dos diodos

emisores de luz “led´s”:

Mientras que el led 1 esté encendido la mano del paciente debe permanecer relajada.

Después de dos segundos el led 1 se apaga y se enciende el led 2, el cual indica que

la mano del paciente debe estar cerrada pero sin ejercer fuerza.

Posteriormente el led 2 se apaga, quedando así la prótesis calibrada para ese

paciente.

12.1 Manejo De la Prótesis

Una vez calibrada la prótesis estará lista para su uso. La forma de uso es la siguiente.

Para abrir la mano de la prótesis, simplemente basta con relajar la mano del paciente

al máximo.

Para cerrar la mano de la prótesis, simplemente el paciente debe cerrar la mano

suavemente sin realizar mucha fuerza.

Para que la mano de la prótesis rote el paciente debe cerrar su mano con fuerza.

12.2 Tabla De Pruebas

A continuación se presenta la tabla 2 de pruebas repetitivas realizadas a la prótesis

en donde se evidencia, el porcentaje de respuesta positiva a las señales generadas en

seis pacientes de diferentes edades, en donde la mano abierta en el paciente hace



30

que la prótesis abra la mano, la mano cerrada del paciente hace que la prótesis cierre

y cuando el paciente cierra la mano con fuerza la prótesis responde realizando una

rotación en la muñeca hacia el lado izquierdo. Se realizaron 5 pruebas por paciente.

Tabla 2 Pruebas en diversos pacientes.”Autor”

13. Fuentes de Alimentación

Para la alimentación se utilizaron en total siete baterías de Li-po “polímero de litio”, ya que

son baterías muy eficientes y de muy bajo peso, las cuales son usadas también en

aeromodelismo. Cada batería entrega 3,7v y 1300mAh por lo cual fue necesario

disponerlas de la siguiente forma.

Mano Paciente

%Respuesta Prótesis

Mano Paciente


Mano Paciente


Niño 3 Años

Mano Abierta

92 Mano Cerrada

94 Mano Cerrada Fuerte

91

Mujer 21

Años

Mano Abierta

87 Mano Cerrada


90

Hombre 29

Años

Mano Abierta

85 Mano Cerrada


88

Hombre 66

Años

Mano Abierta

72 Mano Cerrada


72

Hombre 26

Años

Mano Abierta

87 Mano Cerrada


88

Mujer 54

Años

Mano Abierta

75 Mano Cerrada


78



Para la etapa de potencia o servomotores se utilizaron cuatro baterías en

configuración serie y paralelo, para así conformar una fuente de 7.4V y 2600mAh.

Para las etapas de procesamiento de la señal y el control fue necesario utilizar

tres baterías. Obteniendo una fuente dual de +7.4V y -3,7V a 1300mAh.

Las baterías utilizadas se pueden apreciar en la figura 26.

Figura 26. Batería de li-po. “Autor”

14. Conclusiones

Para obtener las señales EMG es necesario que la piel del paciente se encuentre muy

limpia y libre de cabellos.

Para poder realizar un buen trabajo con las señales EMG es necesario implementar

filtros de alto orden ya que los filtros de bajo orden no proporcionan un filtrado tan

eficiente para poder tratar la señal posteriormente.

Es importante saber en qué puntos ubicar los electrodos para que las señales sean

de buena amplitud.

Al realizar las pruebas se encontró que se tiene mejor respuestas en pacientes

jóvenes, en este caso el niño de 3 años es quien tuvo mejor respuesta, aun cuando

este no tenía la disposición para las pruebas.



32

Mediante la tabla 2 se puede apreciar que las señales mioeléctricas tienen mejor

respuesta en las personas jóvenes, cuando no hay un previo entrenamiento. Para las

personas de mayor edad es aconsejable que tengan un previo entrenamiento.

Es necesaria la utilización de sensores en cada dedo para que tome de manera

adecuada los objetos.



Referencias Bibliográficas.

[1] Merletti, Roberto “Electromyography - Physiology, Engineering, and Noninvasive

Applications”. Editado por: Merletti, Roberto; Parker, Philip © 2004 John Wiley & Sons.

[2] Arduino Nano: www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardNano.

[3,4] Merletti, Roberto “Electromyography - Physiology, Engineering, and Noninvasive


[5] Searle A. and L Kirkup “A direct comparison of wet, dry and isolating bioelectric recordings

electrodes ”. Departament of Applied Physics, university of technology, Sydney, Broadway,

NSW, 2007, Australia

[6] Khandpur R.S. “Biomedical instrumentations. Technology and aplications”, MacGraw-Hill.

[7] Hoja de datos AD620A ANALOG DEVICES.

[8] Merletti, Roberto “Electromyography - Physiology, Engineering, and Noninvasive


[9] Análisis del funcionamiento del sensor de fuerza resistivo (fsr) con labview

[10] Servomotores. Grupo de Automática, Robótica y Visión Artificial – Universidad De

Alicante

[11] http://inmoov.fr/download/

[12] Hoja de datos LF353 TEXAS INSTRUMENTS.

[13] Hoja de datos IRF740 FAIRCHILD Semiconductor.

[14] Hoja de datos LM7805 FAIRCHILD Semiconductor.

http://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardNano

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