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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.
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ANTECEDENTES Según la ONU, en países en desarrollo existen 2.4 millones de personas con amputación de miembro superior. En Perú, CONADIS estima que la cifra es de 12,600 personas. El Ministerio del Trabajo reporta 40 casos al mes de lesiones laborales de mano, cifra que solo representa el 30% del mercado, ya que el otro 70% se encuentra en la informalidad. Además, la oferta nacional de prótesis de miembro superior es limitada: prótesis tipo garfio a S/5,000 y prótesis mioeléctricas comerciales importadas a S/25,000 representan un imposible para el trabajador que percibe el sueldo mínimo de S/950. Respecto de la oferta mundial, las prótesis orientadas a amputación transhumeral son escasas, estando solo un 0.13% de la investigación en prótesis dedicada a este tipo y, de las existentes en impresión 3D, solo el 5% corresponde a transhumerales. OBJETIVOS 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. RESULTADOS ESPERADOS 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.
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Se propone optimizar el uso de Polímeros y mejorar el Diseño y estrategias de fabricación de productos terminados mediante procesos de manufactura aditiva (AM). Como caso de estudio se aborda, las Prótesis de mano. El principal reto es generar nuevo conocimiento acerca de la marcada dependencia de las propiedades mecánicas del comportamiento del material depositado mediante esta tecnología con respecto a los parámetros de fabricación y su influencia en el desempeño del producto terminado. La metodología de investigación se basa en la sinergia entre ensayos experimentales y virtuales, modelos matemáticos y Simulación computacional del comportamiento, en probetas y productos finales. El impacto potencial del proyecto es grande e inmediato debido a: la disposición local de la tecnología; su bajo costo aún a escala individual de producción; la versatilidad para adaptarse a diseños personalizados para cada paciente; la necesidad del Sistema de Seguridad Social y la población de más bajos recursos que ha sufrido amputación de miembros superiores, para quienes es imposible acceder a soluciones comerciales existentes. También son favorables los antecedentes de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) y del Centro Internacional de Métodos Numéricos en la Ingeniería (CIMNE, Barcelona), en investigación tanto en la Ciencia de los Materiales, la Simulación computacional de procesos y análisis de desempeño de componentes, así como en la aplicación de la tecnología de AM.
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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.
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El presente proyecto propone la investigación de las propiedades mecánicas de piezas fabricadas por impresión 3D orientado al diseño de prótesis de miembro superior que comprende 3 etapas: caracterización de materiales sometidos a modelado por deposición fundida (impresión 3D-MDF), obtención de valores correspondientes a propiedades mecánicas para su incorporación en software de simulación numérica y diseño de prótesis de mano funcional en base al análisis por elementos finitos. La propuesta surge porque, actualmente, la impresión 3D en ingeniería y diseño industrial se enfoca principalmente en el prototipado rápido para pruebas de concepto y respecto a productos finales se emplea solo para artículos artísticos o de baja funcionalidad, mas no en estructuras con resistencia mecánica verificada. Esto se debe a la falta de estudios de las propiedades mecánicas de las piezas fabricadas por medio del modelado por deposición fundida (MDF). Se sabe que las propiedades finales de las piezas fabricadas por este método dependen del material de partida utilizado y de parámetros de impresión tales como la orientación de la pieza, el espesor de las capas del plástico superpuesto durante la fabricación, espacio entre capas, etc. Por ello, el estudio tomará en cuenta tres tipos de materiales de partida con variaciones en sus respectivos configuraciones de impresión. Se obtendrán los parámetros necesarios para el análisis por elementos finitos a partir del comportamiento mecánico de piezas de impresión 3D-MDF. Con este desarrollo se procederá al diseño de una prótesis de miembro superior transradial (sobre le nivel de la muñeca) bajo las exigencias funcionales requeridas para su futura integración con un sistema de control embebido. El conocimiento generado puede ser de gran utilidad para quienes realicen diseño y fabricación con impresoras 3D, ya que contarán con una referencia para verificar a priori la resistencia mecánica de sus diseños
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El presente proyecto propone la investigación de las propiedades mecánicas de piezas fabricadas por impresión 3D orientado al diseño de Prótesis de miembro superior que comprende 3 etapas:caracterización de materiales sometidos a modelado por deposición fundida (impresión 3D-MDF),obtención de valores correspondientes a propiedades mecánicas para su incorporación en software de simulación numérica y diseño de prótesis de mano funcional en base al análisis por elementos finitos. La propuesta surge porque, actualmente, la impresión 3D en ingeniería y diseño industrial se enfoca principalmente en el prototipado rápido para pruebas de concepto y respecto a productos finales se emplea solo para artículos artísticos o de baja funcionalidad, mas no en estructuras con resistencia mecánica verificada. Esto se debe a la falta de estudios de las propiedades mecánicas de las piezas fabricadas por medio del modelado por deposición fundida (MDF). Se sabe que las propiedades finales de las piezas fabricadas por este método dependen del material de partida utilizado y de parámetros de impresión tales como la orientación de la pieza, el espesor de las capas del plástico superpuesto durante la fabricación, espacio entre capas, etc. Por ello, el estudio tomará en cuenta tres tipos de materiales de partida con variaciones en sus respectivos configuraciones de impresión. Se obtendrán los parámetros necesarios para el análisis por elementos finitos a partir del comportamiento mecánico de piezas de impresión 3D-MDF. Con este desarrollo se procederá al diseño de una prótesis de miembro superior transradial (sobre le nivel de la muñeca) bajo las exigencias funcionales requeridas para su futura integración con un sistema de control embebido. El conocimiento generado puede ser de gran utilidad para quienes realicen diseño y fabricación con impresoras 3D, ya que contarán con una referencia para verificar a priori la resistencia mecánica de sus diseños.
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