Diseño de un actuador neumático para rehabilitación de mano humana. Proyecto PrExHand

Dentro del marco del proyecto PrExHand, nombre que recibe un convenio de cooperación entre la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito y el University College London, se desarrolló ésta investigación orientada a diseñar y elaborar un prototipo de un actuador neumático bio-inspirado en el dedo...

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Autores:

Tipo de recurso:

Fecha de publicación:: 2019

Institución:: Universidad del Rosario

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description	Dentro del marco del proyecto PrExHand, nombre que recibe un convenio de cooperación entre la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito y el University College London, se desarrolló ésta investigación orientada a diseñar y elaborar un prototipo de un actuador neumático bio-inspirado en el dedo índice de la mano, que emule funcionalmente su movimiento de flexión. El diseño de este actuador está orientado a la creación de exoesqueletos basados en robótica suave para contribuir al restablecimiento del bienestar de personas que sufren discapacidades como consecuencia de accidentes cerebro vasculares o amputaciones de sus extremidades superiores. Con tal propósito se implementó la siguiente metodología: (i) se estableció un modelo de diseño que concluyó en dos prototipos resultantes; (ii); se determinó y aplicó un procedimiento para la manufactura de los dos tipos de materiales implementados (elastómeros y textiles);(iii) se realizó una serie de pruebas preliminares para evaluar el desempeño y las propiedades mecánicas del actuador, a razón de analizar qué repercusiones se tendrían según el prototipo; y por último;(iv) se compararon los resultados frente al movimiento y la capacidad de fuerza en cada actuador. Como conclusión se determinó que el prototipo elaborado con elastómeros presenta resultados potenciales en relación a la capacidad de fuerza y orientación del movimiento, que son características adecuadas para ser aplicadas tanto en una prótesis, como en una órtesis de mano. Por otro lado, en cuanto a los actuadores textiles, fue posible concluir que cumplen con los requerimientos de desempeño que se buscaban al inicio de este trabajo. Se determinó también que este tipo de actuador seria idóneo en el desarrollo de dispositivos vestibles tales como los guantes de asistencia. Sin embargo, cabe resaltar que para las interfaces basadas en material textil se deben agregar soportes a través de módulos adicionales que aumenten la rigidez y el volumen, con el fin de desarrollar prótesis de asistencia más seguras e integrales para los usuarios. Si bien se concluyó que los actuadores funcionaban, se debe continuar el proyecto con tareas futuras que complementen esta investigación a partir de la validación de los prototipos para posteriormente ser aplicados en el exoesqueleto de mano PrExHand.
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Con tal propósito se implementó la siguiente metodología: (i) se estableció un modelo de diseño que concluyó en dos prototipos resultantes; (ii); se determinó y aplicó un procedimiento para la manufactura de los dos tipos de materiales implementados (elastómeros y textiles);(iii) se realizó una serie de pruebas preliminares para evaluar el desempeño y las propiedades mecánicas del actuador, a razón de analizar qué repercusiones se tendrían según el prototipo; y por último;(iv) se compararon los resultados frente al movimiento y la capacidad de fuerza en cada actuador. Como conclusión se determinó que el prototipo elaborado con elastómeros presenta resultados potenciales en relación a la capacidad de fuerza y orientación del movimiento, que son características adecuadas para ser aplicadas tanto en una prótesis, como en una órtesis de mano. Por otro lado, en cuanto a los actuadores textiles, fue posible concluir que cumplen con los requerimientos de desempeño que se buscaban al inicio de este trabajo. Se determinó también que este tipo de actuador seria idóneo en el desarrollo de dispositivos vestibles tales como los guantes de asistencia. Sin embargo, cabe resaltar que para las interfaces basadas en material textil se deben agregar soportes a través de módulos adicionales que aumenten la rigidez y el volumen, con el fin de desarrollar prótesis de asistencia más seguras e integrales para los usuarios. Si bien se concluyó que los actuadores funcionaban, se debe continuar el proyecto con tareas futuras que complementen esta investigación a partir de la validación de los prototipos para posteriormente ser aplicados en el exoesqueleto de mano PrExHand.Within the framework of the PrExHand project, name given to a cooperation agreement between the Colombian School of Engineering Julio Garavito and University College London, this research was carried out aimed at designing and developing a prototype of a bio-inspired pneumatic actuator on the index finger of the hand, which functionally emulates its flexing movement. The design of this actuator is oriented to the creation of exoskeletons based on soft robotics to contribute to the restoration of the well-being of people who suffer disabilities as a consequence of cerebrovascular accidents or amputations of their upper extremities. For this purpose, the following methodology was implemented: (i) a design model was established that concluded in two resulting prototypes; (ii); A procedure for the manufacture of the two types of materials implemented (elastomers and textiles) was determined and applied; (iii) a series of preliminary tests were carried out to evaluate the performance and mechanical properties of the actuator, in order to analyze what repercussions were they would have according to the prototype; and finally; (iv) the results were compared against movement and force capacity in each actuator. In conclusion, it was determined that the prototype made with elastomers presents potential results in relation to the capacity of force and orientation of movement, which are suitable characteristics to be applied both in a prosthesis and in a hand orthosis. On the other hand, regarding the textile actuators, it was possible to conclude that they meet the performance requirements that were sought at the beginning of this work. It was also determined that this type of actuator would be suitable in the development of wearable devices such as assistive gloves. However, it should be noted that for textile-based interfaces, supports must be added through additional modules that increase rigidity and volume, in order to develop safer and more comprehensive assist prostheses for users. Although it was concluded that the actuators were working, the project should be continued with future tasks that complement this research, starting with the validation of the prototypes and subsequently applying them to the PrExHand hand exoskeletonapplication/pdfhttps://doi.org/10.48713/10336_21007 https://repository.urosario.edu.co/handle/10336/21007spaUniversidad del RosarioEscuela de Medicina y Ciencias de la SaludIngeniería BiomédicaAtribución-NoComercial-CompartirIgual 2.5 ColombiaAbierto (Texto Completo)EL AUTOR, manifiesta que la obra objeto de la presente autorización es original y la realizó sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto la obra es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma.http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2D. Mozaffarian, E. Benjamin, A. Go, D. Arnett, M. Blaha, M. Cushman, S. Das, S. de Ferranti, J. Després, H. Fullerton, V. Howard, M. Huffman, C. Isasi, M. 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Diseño de un actuador neumático para rehabilitación de mano humana. Proyecto PrExHand

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