Sistema electrónico para la realización de funciones básicas de la mano humana en prótesis de bajo costo para miembro superior

Abstract

According to WHO in the whole world Over a billion people are estimated to live with some form of disability. Only in Colombia acording to the census carried out in 2005 by DANE showed about 6.3% of the population has some type of disability, including amputation of upper limbs. Which can be replaced by a prosthesis to improve the quality of life of these people. For that reason, the company 3D Ingenieria BQ with the advice of the foundation CE CAMILO (Guadalupe Avelar) decided to create a low-cost upper limb myoelectric prosthesis prototype, adding to their work team a group of electronic and systems engineering students from the Universidad de la costa, in order to let them in charge to refine the movement of the prototype. The original idea of the company was to create a myoelectric prosthesis that had two sensors located in the muscles of the amputated limb that will send signals to a controller, one to perform the change of functions and the other to perform the function itself. For this, different technologies were analysed such as: embedded hardware platforms like Arduino boards (one, mega, leo, nano, etc), Raspberry pi boards(P4 Model B, PI3 Model B+, PI3 Model A+, etc), Beagleboards (Black, Blue, AI), sensors (V3,Myoware), actuators (PQ12-R, MG996, L16-R), and communication protocols (Bluetooth), with the aim of identifying the ideal to make the circuit that would provide the movement and multiple functions to the prototype. likewise, analyse and evaluate the feasibility of the company's requirements in terms of the functions that they wanted to add and improve by making proposals; including the proposal to modify the current change of positions that worked based on a sensor, with an easier and interactive alternative with the user, such as a smartphone application using the Bluetooth module as a communication protocol between the application and the prosthesis. Once the smartphone application made in the Xamarin platform is finished and the Arduino board is programmed, reflecting in it the requirements and proposals previously defined by the company 3D Ingeniería BQ and the team of engineers in charge of the project development, the prototype was assembled to perform functionality tests with members of the work group, in order to analyse and correct any anomaly in its operation, to later carry out the end-user testing.

En el mundo, según la OMS, se estima que más de mil millones de personas viven con algún tipo de discapacidad; sólo en Colombia, según el censo realizado por el DANE en el 2005, se identificó que el 6.3% de la población presenta algún tipo de discapacidad, entre ellas la amputación de miembro superior, el cual puede ser reemplazado por una prótesis para mejorar la calidad de vida de estas personas; por ello, la empresa 3D Ingeniería BQ con asesoría de la fundación CE CAMILO (Guadalupe Avelar) decidió crear un prototipo de prótesis mioeléctrica de miembro superior, a bajo costo; adicionando a su equipo de trabajo un grupo de estudiantes de Ingeniería Electrónica y de Sistemas de la Universidad de la Costa, para que éstos se encargaran de mejorar la funcionalidad del prototipo. La idea original de la empresa era crear una prótesis mioeléctrica que contara con dos sensores ubicados en músculos del miembro amputado que enviaran señales a un controlador, uno para realizar el cambio de funciones y otro para realizar la función en sí misma; para lo cual se analizaron diferentes tecnologías como: plataformas de sistemas embebidos como las tarjetas de Arduino (uno, mega, nano, leo etc.), las tarjetas Raspberry Pi (P4 Model B, PI3 Model B+, PI3 Model A+. etc), las tarjetas Beagleboard (Black, Blue, AI), sensores (V3,Myoware), actuadores (PQ12-R, MG996, L16-R) y protocolo de comunicación (Bluetooth), con el objetivo de identificar el ideal para realizar el circuito que le brindaría el movimiento y las múltiples funciones al prototipo. Así mismo, analizar y evaluar la factibilidad de los requerimientos de la empresa en cuanto a las funciones que deseaba adicionar y/o perfeccionar haciéndole propuestas; dentro de ellas, la propuesta de modificar el actual cambio de posiciones que funcionaba con base a un sensor, por una alternativa más amigable e interactiva con el usuario, como es una aplicación para smartphone utilizando el módulo bluetooth como protocolo de comunicación entre la aplicación y la prótesis. Realizada la aplicación para smartphone en la plataforma Xamarín y la programación de la tarjeta Arduino, plasmando en ella los requerimientos y propuestas definidas previamente por la empresa 3D Ingeniería BQ y el equipo de ingenieros encargados del desarrollo del proyecto, se procede al montaje del prototipo para realizar las pruebas de funcionalidad con miembros del grupo de trabajo, con el objetivo de analizar y corregir cualquier anomalía en su funcionamiento, para posteriormente realizar las pruebas con el usuario final.