Diseño y construcción de una prótesis de mano con agarre de potencia

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dc.contributor.advisorBarragán Gómez, Johann
dc.contributor.authorHernández Valencia, David
dc.contributor.cvlacBarragán Gómez, Johann [0001496379]spa
dc.contributor.googlescholarBarragán Gómez, Johann [z4-dQnEAAAAJ&hl=es&oi=ao]spa
dc.contributor.orcidBarragán Gómez, Johann [0000-0001-6114-6116]spa
dc.coverage.campusUNAB Campus Bucaramangaspa
dc.coverage.spatialColombiaspa
dc.date.accessioned2021-08-26T15:30:32Z
dc.date.available2021-08-26T15:30:32Z
dc.date.issued2021-06-14
dc.degree.nameIngeniero Mecatrónicospa
dc.description.abstractEl proyecto “Diseño y construcción de una prótesis de mano con agarre de potencia” incluye un conjunto de información reunida sobre el diseño, control, y modelado para prótesis de mano, desde una minuciosa recopilación de fundamentos teóricos relacionados a las taxonomías de agarre y fundamentos matemáticos necesarios para entender en que consiste realizar un agarre de potencia estable. En próximo capítulo se puede encontrar un estado del arte enfocado a los criterios de diseño principales a la hora de diseñar una prótesis tanto en elección de materiales, actuación, actuadores e instrumentación. Los siguientes capítulos se hace un desarrollo del dimensionamiento de la mano de acuerdo a medidas biométricas, un modelo matemático para una prótesis de 3 dedos aplicable a cualquier cantidad de dedos y su correspondiente desarrollo por métodos numéricos, mas adelante se hace un análisis por elementos finitos de la resistencia de la prótesis para determinadas fuerzas de contacto que se deben generar para terminar con la presentación de la arquitectura de control, enfocado en explicar la realización del telemando y toda la transmisión, adquisición y tratamiento de las señales. Finalmente se presentan los resultados realizando agarres sobre dos objetos de diferente peso, el desarrollo de la estrategia de control y finalmente se presentan las conclusiones con un apéndice que incluye un manual del usuario y un protocolo para detección de fallas.spa
dc.description.abstractenglishThe project "Design and construction of a hand prosthesis with power grip" includes a set of information gathered on the design, control, and modeling for hand prostheses, from a meticulous compilation of theoretical foundations related to grip taxonomies and fundamentals. necessary math to understand what it is to make a stable power grip. In the next chapter you can find a state of the art focused on the main design criteria when designing a prosthesis both in the choice of materials, actuation, actuators and instrumentation. The following chapters develop the sizing of the hand according to biometric measurements, a mathematical model for a 3-finger prosthesis applicable to any amount of fingers and their corresponding development by numerical methods, later on a finite element analysis of the resistance of the prosthesis is made for certain contact forces that must be generated to end the presentation of the control architecture, focused on explaining the realization of the remote control and all the transmission, acquisition and treatment of the signals. Finally, the results are presented by holding two objects of different weight, the development of the control strategy and finally the conclusions are presented with an appendix that includes a user manual and a protocol for fault detection.spa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.learningmodalityModalidad Presencialspa
dc.description.tableofcontents1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 1 2. OBJETIVOS ......................................................................................................... 2 2.1 Objetivo general ............................................................................................. 2 2.2 OBJETIVOS específicos ................................................................................ 2 3. METODOLOGÍA .................................................................................................. 3 4. MARCO TEÓRICO .............................................................................................. 5 4.1 PRÓTESIS ..................................................................................................... 5 4.2 AGARRE ........................................................................................................ 5 4.2.1 DEFINICIÓN ............................................................................................ 5 4.2.2 TAXONOMÍA DE AGARRES DE LA MANO ............................................ 5 4.2.3 ARTICULACIONES EN LA MANO .......................................................... 7 4.3 MODELO MATEMÁTICO DE LA PRENSIÓN .............................................. 10 4.3.1 MOVIMIENTO DE UN MECANISMO ..................................................... 10 4.3.2 ECUACIONES DE ESTRUCTURA ........................................................ 11 4.3.3 JACOBIANO DE LA CADENA CINEMÁTICA ........................................ 13 4.3.4 MECÁNICA DE LA PRENSIÓN ............................................................. 15 4.3.5 ANÁLISIS DE LA PRENSIÓN ................................................................ 15 4.3.6 MODELADO DE UN ENLACE DE CONTACTO .................................... 16 4.3.7 CAMPOS DE ACCIÓN DEL CONTACTO.............................................. 18 4.3.8 CONTACTOS ELEMENTALES ............................................................. 19 4.3.9 MODELO DE FRICCIÓN DE COULOMB .............................................. 20 5. ESTADO DEL ARTE .......................................................................................... 23 5.1 UTAH/M.I.T. DEXTROUS HAND.................................................................. 23 5.2 THE ROBONAUT 2 HAND ........................................................................... 25 5.3 UB HAND 3 .................................................................................................. 26 5.4 TWENDY-ONE HAND .................................................................................. 29 5.5 THE DEVELOPMENT OF A NOVEL PROSTHETIC HAND ......................... 30 6. ANÁLISIS DE NECESIDAD DEL POTENCIAL USUARIO ................................. 31 6.1 EJERCICIOS a realizar según taxonomía y necesidad del usuario .............. 34 7. DEFINICIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LA PRÓTESIS Y DIMENSIONES DE LOS DEDOS ....................................................................... 37 8. BIOMETRÍA DE LA MANO HUMANA ................................................................ 39 9. MODELO MATEMÁTICO ................................................................................... 43 9.1 ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL AGARRE .......................................... 43 9.2 OBTENCIÓN DE LAS FUERZAS DE CONTACTO POR MÉTODOS NUMÉRICOS ..................................................................................................... 59 9.3 OBTENCIÓN DEL TORSOR EQUIVALENTE .............................................. 62 9.4 FUERZAS DE CONTACTO PARA AGARRE CILÍNDRICO (OBTENCIÓN EXPERIMENTAL) .............................................................................................. 69 10. PROTOTIPO DE PRÓTESIS DE MANO ......................................................... 73 11. ANÁLISIS DE RESISTENCIA .......................................................................... 76 11.1 MECANISMO DE SUJECION AL SOCKET ............................................... 80 12. CONTROL ....................................................................................................... 85 12.1 SENSORES DE FLEXIÓN ......................................................................... 85 12.2 GUANTE DE DATOS ................................................................................. 87 12.3 CONTROL DE POSICIÓN ......................................................................... 88 13. RESULTADOS Y EVIDENCIAS ....................................................................... 91 14. DISCUSIÓN DE RESULTADOS ...................................................................... 95 15. CONCLUSIONES ............................................................................................ 96 16. REFERENCIAS ............................................................................................... 97 17. ANEXOS .......................................................................................................... 99 A. ANÁLISIS DINÁMICO DEL DEDO............................................................ 99 B. MANUAL DEL USUARIO ........................................................................ 105 C. ENLACE CARPETA DRIVE .................................................................... 106 D. DETECCION DE FALLAS ...................................................................... 107spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional UNABspa
dc.identifier.repourlrepourl:https://repository.unab.edu.cospa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.12749/14025
dc.language.isospaspa
dc.publisher.facultyFacultad Ingenieríaspa
dc.publisher.grantorUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería Mecatrónicaspa
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dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
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dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia*
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dc.subject.keywordsMechatronicspa
dc.subject.keywordsGripping handspa
dc.subject.keywordsProsthesisspa
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dc.subject.lembMecatrónicaspa
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dc.subject.lembDesarrollo de prototiposspa
dc.subject.lembManipuladoresspa
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dc.title.translatedDesign and Construction of a Power Grip Hand Prosthesisspa
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dc.type.localTrabajo de Gradospa
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