Dispositivo mecatrónico para aplicación de ectrodactilia
Mechatronic device for ectrodactyly application
Citación
Date
2020-07-31Author
Caicedo Mondragón, Jesse Alexander
Obtained degree
Ingeniero en Mecatrónica
Key words
; prototipos; personas con discapacidades
Metadata
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Abstract
En el presente proyecto de grado, se pretende realizar el diseño y construcción de un dispositivo
mecánico que permitirá a un sujeto con ectrodactilia realizar un agarre de potencia. Para esto, el documento expone el estudio de los dispositivos actuales en el mercado con el fin de realizar una selección
que permita a partir de un único movimiento, realizar un agarre de diámetro grande, teniendo en cuenta variables de diseño obtenidas a partir de técnicas de medición antropométricas y de goniometría.
Además, se realiza un estudio de cómo se proyectan las discapacidades en Colombia por la mutación
del gen TP63, que genera malformaciones en las extremidades especialmente en manos, pies.
De lo anterior, se propone un dispositivo mecánico a partir de mecanismos de barras acoplados que
emulen la trayectoria de un dedo cuyas variaciones de ángulos se encuentran entre los 0° y los 90° por
falange medidos con respecto a la anterior (variaciones angulares relativas), además de movimientos
que debe realizarse de manera proporcional es decir variaciones de 1° por muestra. Esto se complementa
con el respectivo análisis cinemático y estático que verifican los comportamientos de posición y fuerza
requeridos por el mecanismo para el frenado de una bicicleta.
Luego, con esta información se realiza el esquema final de construcción por medio de un software
de diseño asistido por computadora (CAD), en el que se obtiene el comportamiento en posición del
extremo de la falange distal y se compara con los modelos obtenidos en Linkage y Matlab; por otra
parte se evalúan variables de esfuerzo y deformación por medio de análisis de elementos finitos con las
que se corrigen las posibles fallas mecánicas que se puedan generar en el elemento final.
Finalmente, se realiza la construcción del mecanismo utilizando las máquinas de electroerosión por
hilo y tornos que se encuentran en la Universidad Militar Nueva Granada, con el fin de reducir costos
en la fabricación. Para posteriormente, ser validado en una bicicleta para su frenado.
Como aporte principal, este trabajo muestra el desarrollo de una prótesis para una persona con
ectrodactilia que requiera hacer agarres de potencia, ya que actualmente en el mercado no se encuentran dispositivos que puedan ser acoplados para este tipo de patología. Adicionalmente, ya que esta
malformación es poco común los diseños deben ser personalizados considerando el tipo de defecto (U
o V) y la cantidad de dedos que se encuentran ausentes.
In this degree project, it is intended to design and build a device
mechanical that will allow a subject with ectrodactyly to perform a power grip. For this, the document exposes the study of current devices on the market in order to make a selection
that allows, from a single movement, to carry out a large diameter grip, taking into account design variables obtained from anthropometric and goniometric measurement techniques.
In addition, a study is carried out on how disabilities are projected in Colombia by the mutation
of the TP63 gene, which generates malformations in the extremities, especially in the hands and feet.
From the above, a mechanical device is proposed from coupled bar mechanisms that
emulate the path of a finger whose angle variations are between 0 ° and 90 ° by
phalanx measured with respect to the previous one (relative angular variations), in addition to movements
It must be carried out in a proportional way, that is, variations of 1 ° per sample. This is complemented
with the respective kinematic and static analysis that verify position and force behaviors
required by the mechanism for braking a bicycle.
Then, with this information, the final construction scheme is made by means of software
computer aided design (CAD), in which the in-position behavior of the
end of the distal phalanx and compared with the models obtained in Linkage and Matlab; for other
part, stress and strain variables are evaluated by means of finite element analysis with the
Possible mechanical failures that may be generated in the final element are corrected.
Finally, the construction of the mechanism is carried out using EDM machines by
thread and lathes found at the Nueva Granada Military University, in order to reduce costs
in manufacturing. To later be validated on a bicycle for braking.
As a main contribution, this work shows the development of a prosthesis for a person with
ectrodactyly that requires power grips, since there are currently no devices on the market that can be coupled for this type of pathology. Additionally, since this
Malformation is rare, designs must be customized considering the type of defect (U
or V) and the number of fingers that are absent.
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