Desarrollo e implementación de una prótesis de miembro superior no invasiva con reconocimiento de gestos empleando algoritmos de inteligencia artificial

El proyecto aborda una necesidad urgente en Perú, donde según CONADIS, 12,600 personas requieren prótesis de miembro superior, mientras que la oferta nacional es limitada y costosa. Utilizando la Metodología de Diseño de Sistemas Mecatrónicos (Norma VDI 2206), se desarrollará una prótesis de brazo que combine cables y mecanismos de barras, activada por un controlador inteligente y equipada con un sistema de retroalimentación háptico. Esta prótesis permitirá a los usuarios realizar tres tipos de gestos y "sentir" la fuerza y la posición de la prótesis, mejorando significativamente su calidad de vida. Los resultados esperados incluyen la creación de una prótesis robótica accesible y funcional, que no solo restituya capacidades físicas perdidas, sino que también facilite la reinserción laboral de los pacientes, teniendo un impacto social y económico positivo en la comunidad peruana.

DESARROLLO Y VALIDACIÓN DE UN SISTEMA MECATRÓNICO INALÁMBRICO PARA LA MEDICIÓN Y REGISTRO DE LOS GRADOS ARTICULARES DEL TOBILLO Y LA RODILLA, PARA SU USO EN EL DIAGNÓSTICO Y LA EVALUACIÓN DE PATOLOGÍAS EN LAS ARTICULACIONES DE LOS MIEMBROS INFERIORES

En este proyecto se propone desarrollar un sistema mecatrónico para evaluar rangos de movimiento (ROM) en las articulaciones del pie y de la rodilla, en los planos frontal y sagital, con el fin de proporcionar mediciones basadas en evidencia objetiva para el diagnóstico y la evaluación de patologías, además de permitir un seguimiento en la evolución del tratamiento de rehabilitación de miembros inferiores. El sistema estará compuesto por módulos para rodilla y tobillo que pueden ser usados de manera independiente, o en forma conjunta para una o ambas piernas. Cada módulo está compuesto por un subsistema mecánico, electrónico y un software. El subsistema mecánico consta de una estructura mecánica ergonómica con sensores rotacionales para la captura de movimiento. El usuario se pondrá el módulo según la articulación a analizar, rodilla o tobillo, y el médico moverá el miembro a fin de evaluar el PROM (rango de movimiento pasivo) o el usuario lo moverá a fin de evaluar el AROM (rango de movimiento activo). Los sensores emitirán señales proporcionales al movimiento y el subsistema electrónico, compuesto por tarjetas de adquisición de señales y una unidad de procesamiento embebida, recolectará las señales y las enviará a una unidad de procesamiento remota (computadora). Finalmente en la computadora las señales serán procesadas y analizadas por el software dedicado creado para este sistema modular. Una interfaz intuitiva mostrará en tiempo real gráficas sobre el rango del movimiento articular, lo que permitirá un diagnóstico y evaluación más objetivo. Además el software tendrá funciones básicas como guardar y abrir evaluaciones realizadas, ingresar comentarios sobre el diagnóstico y finalmente asociarlas a pacientes en una base de datos, lo cual permitirá en el caso de rehabilitación, un seguimiento de la evolución de acuerdo a un tratamiento aplicado. Cabe resaltar que este sistema adquiere señales únicamente y no actúa en el paciente de manera activa (actuadores).

Diseño y Fabricación de un simulador de marcha, basado en un mecanismo paralelo tipo plataforma, para mejorar el tratamiento y rehabilitación de personas con lesiones motoras en sus miembros inferiores

En el presente trabajo se muestra el desarrollo del sistema mecánico de un simulador de marcha del tipo pie plataforma conformado por dos plataformas Stewart-Gough de accionamiento oleohidráulico. Cada plataforma consiste en una base fija unida a una base móvil (plataforma móvil) por seis actuadores lineales, formando un mecanismo paralelo del tipo octaedro hexápodo de 6 GDL. El sistema mecánico desarrollado, integrado a un sistema hidráulico y a un sistema de control desarrollados, permite simular la trayectoria del pie, así como su cinemática de movimiento, durante la marcha. La modelación, simulación, así como el diseño, del sistema mecánico se logró con apoyo de programas comerciales como AutoCAD, SolidWorks, Cosmos y Matlab. En la modelación analítica de la dinámica del mecanismo se usó el método Newton-Euler y la formulación de Lagrange, así como el Sinmechanics de Matlab. Las pruebas de funcionamiento del sistema mecánico, integrado con el sistema hidráulico y de control, resultaron satisfactorias en opinión de médicos especialistas en medicina física y de rehabilitación, señalando que el simular de marcha desarrollado se puede usar en la rehabilitación de personas con discapacidad en locomoción.

Diseño, Desarrollo e Implementación de Prótesis Mioeléctricas personalizadas de mano con retroalimentación háptica empleando tecnologías de fabricación digital en filamentos de plástico PET reciclado de bajo costo

La siguiente propuesta plantea el diseño, desarrollo e implementación de una prótesis mioeléctrica transradial personalizable con sistema de retroalimentación háptico de bajo costo; para así permitir el acceso a tecnología de rehabilitación a personas de bajos recursos en Perú. La prótesis planteada cuenta con un modelo de funcionamiento mixto de cuerdas y mecanismos de cuatro barras por cada uno de los dedos. La activación de la prótesis se obtiene por medio del sensado de la señales electromiográficas (EMG) del usuario, dicha información es enviada al controlador de la prótesis, el cual procede a activar los actuadores que permiten la realización del gesto. Asimismo, cuenta con un sistema de retroalimentación háptico el cual transmite la sensación del tacto sobre el antebrazo del usuario, permitiendo que este cuente con un tacto artificial mejorando así la destreza en el uso de su prótesis.

Diseño, desarrollo e implementación de prótesis transhumeral de 5 grados de libertad empleando tecnologías de fabricación digital, con retroalimentación háptica y controlada por señales fisiológicas de la actividad neuronal y cinética del cuerpo

La propuesta plantea el desarrollo de una prótesis de miembro superior nivel transhumeral de 5 grados de libertad con retroalimentación háptica controlada por señales fisiológicas de la actividad neuronal y cinética del cuerpo. Se seguirá la Metodología de Diseño de Sistemas Mecatrónicos - Norma VDI 2206. Con ella se diseñará la prótesis con un funcionamiento mixto de cuerdas y mecanismos de barras para los dedos, muñeca y codo, activados por medio de señales neuronales relacionadas al control motriz del cuerpo que pueden ser de electromiograma (de la sección amputada) así como electroencefalograma (del cerebro). El controlador de la prótesis activará los actuadores para la realización del gesto y un sistema de retroalimentación háptico transmitirá la sensación de fuerza y posición de la prótesis al usuario, tal que cuente con tacto artificial que mejore la destreza y control. Finalmente, la prótesis será evaluada mediante pruebas funcionales estandarizadas. La propuesta tiene un impacto social significativo, que se refleja en una sociedad inclusiva donde el usuario es clave en la concientización. A nivel socioeconómico se reducen las barreras laborales y se amplían las oportunidades por el uso de una prótesis funcional. Esto beneficia la inserción de las personas en sus actividades profesionales, contribuyendo al bienestar del usuario y su familia. Finalmente, el equipo de investigación continuará fortaleciendo la línea de investigación en prótesis de miembro superior iniciada en 2015 y en particular en la brecha que representa la escasa investigación en prótesis transhumeral.

Estudio y evaluación de un sistema de control para su implementación en el simulador de marcha normal basado en un mecanismo paralelo de tipo plataforma stewart-gough que se desarrolla en la PUCP

En la PUCP se ha fabricado un simulador de marcha que consiste en dos plataformas de Stewart-Gough sobre las cuales se apoya cada pie de una persona. Cada plataforma es un mecanismo paralelo, que técnicamente es una de las configuraciones más completas y complejas sobre mecanismos debido a sus posibilidades de movimiento (seis grados de libertad) y ventajas mecánicas (exactitud, repetibilidad, gran capacidad de carga respecto al peso y tamaño). El estudio y evaluación de un sistema de control fue especialmente desarrollado para la plataforma consistente en una base fija unida a una plataforma móvil mediante seis actuadores hidráulicos lineales en paralelo (cilindros hidráulicos), seis sensores de posición (potenciómetros lineales) para cada actuador, seis válvulas direccionales de control proporcional con tarjeta electrónica incorporada y la unidad de presión hidráulica como los principales elementos además de componentes como mangueras, conectores y rodamientos. En este estudio y evaluación del sistema de control se realizó una revisión a la tecnología asociada a los procesos de rehabilitación de discapacidades locomotoras, la evolución de los mecanismos paralelos y sus principales características y aplicaciones en la industria. Se realizó también el análisis de la marcha para una mejor comprensión del problema que se busca tratar. Asimismo se realizó el análisis de la cinemática inversa y la directa del mecanismo paralelo, así como un análisis detallado de cada componente del simulador de marcha para realizar el modelamiento del sistema. Finalmente se desarrolla el sistema de control del desplazamiento del conjunto de pistones, donde cada potenciómetro lineal enviará información a un microcontrolador sobre la posición donde se encuentra el vástago del cilindro y, de acuerdo al algoritmo de control, se activarán los cilindros hidráulicos (por medio de válvulas proporcionales 5/3) para seguir la trayectoria de la marcha normal humana. Se realizaron las

Identificación de Fuerzas de Impacto en Barras

IMPLEMENTACIÓN DE UNA PRÓTESIS MIOELÉCTRICA DE MIEMBRO SUPERIOR TRANSRADIAL CON CONTROL DE FUERZA Y SISTEMA DE RETROALIMENTACIÓN HÁPTICA

Este proyecto propone el desarrollar un prototipo de prótesis mioeléctrica transradial de cinco dedos con control de fuerza independiente y retroalimentación háptica. Lo anterior se logrará considerando el diseño, selección y fabricación de las partes mecánicas para el prototipo de prótesis mioeléctrica transradial, el desarrollo de un algoritmo de aprendizaje y clasificación de señales mioeléctricas para control de movimiento y fuerza independiente para los 5 dedos, el diseño e implementación de un sistema de retroalimentación háptica para un paciente, el diseño e implementacion del sistema embebido para el control de una protesis mioelectrica e integracion del sistema, y finalmente la evaluación de la funcionalidad y el control de la prótesis desarrollada.