Salud

Prótesis robótica de mano de bajo costo

Un diseño de mano mioeléctrica: sensores EMG leen la señal muscular y servos mueven dedos impresos en 3D, con las medidas de mi propia mano. Modelada en SolidWorks y analizada; no construida.

Concepto ✓ 2021

EMG
3D printing
Servo actuation
SolidWorks

Cómo funcionaría la mano

Un diseño de mano mioeléctrica que cuesta una fracción de una comercial. Elige una etapa para ver qué hace, o separa las piezas.

Vista explotadaDe la señal muscular al dedoLos sensores EMG leen la señal de los músculos del antebrazo, un microcontrolador la convierte en órdenes, los servos mueven las articulaciones y los dedos se cierran. Es el diseño CAD de mi informe de 2021 en la Universidad de Boyacá. No lo construí.Etapa de diseño: la mano se modeló en SolidWorks y se analizó, no se construyó ni se probó. La figura dibuja el diseño del informe; la caja de control y el cableado son esquemáticos.

El problema

Una prótesis de mano está fuera del alcance de mucha gente: una puramente mecánica, que solo abre y cierra, cuesta de 2.000 a 5.000 USD, y una más compleja puede llegar a 10.000 USD.

Qué construí

Investigador principal, grupo de investigación SIROM.

Etapas alcanzadas

Concepto ✓ 2021

Resultado. Meta de costo de diseño de 200 a 800 USD de producción (tomada de Coogley, 2018), frente a 2.000 a 5.000 USD de una prótesis mecánica comercial. La mano no se construyó ni se probó.

Por dentro

Showreel del proyecto (19 s).

Animación explotada del ensamble de la fase 3 (13 s).

Render CAD de la prótesis completa — Render CAD de la mano completa.

De mi propia mano al boceto

La primera fase del diseño, en 2021. Medí el dorso de mi propia mano, dedo por dedo, y la dibujé en SolidWorks para que la prótesis se ajuste a una mano real.

Boceto 2D acotado de la mano — Mis medidas: la longitud de cada falange y de cada metacarpiano, en centímetros.

Contorno de la mano construido sobre las medidas — El contorno de la mano construido sobre esas medidas.

Boceto de la mano con formas redondeadas — El mismo boceto con formas redondeadas, listo para convertirlo en sólidos.

Articulaciones y muñeca

Antes de modelar en 3D dibujé cómo se unirían las falanges y cómo se movería la muñeca. Una pieza metálica flexible y un tornillo liso unen las falanges, y cuatro servos alrededor de la muñeca debían inclinar y girar la mano.

Las falanges como sólidos 3D sobre el boceto — Las falanges como sólidos 3D, dibujadas sobre el boceto.

Articulación entre falanges con pieza metálica y tornillo — Articulación entre las falanges distal, media y proximal: una pieza metálica y un tornillo liso.

Boceto del movimiento de la muñeca, con servos en los lados y en las caras palmar y dorsal.

El ensamble de la fase 3

La mano completa como ensamble CAD: una muñeca con dos juntas grandes, engranajes en la palma y cinco dedos articulados. Se diseñó, no se construyó.

Ensamble CAD de la mano completa — Ensamble completo de la fase 3, con dedos provisionales: muñeca, engranajes en la palma y los cinco dedos.

Fotograma de la vista explotada con un engranaje — Un fotograma de la vista explotada: un engranaje y otras piezas antes del ensamble.

Fotograma de la vista explotada con piezas de los dedos — Otro fotograma: las piezas de los dedos, separadas.

Viabilidad: lo que se sabe y lo que sigue abierto

La mano es un diseño de un informe de 2021, no un producto. Esta tabla separa lo que el informe muestra de lo que no.

Viabilidad: lo que se sabe y lo que sigue abierto
Pregunta	Qué muestra el informe	Estado
¿Cuál es la brecha?	Una mano protésica puramente mecánica que solo abre y cierra cuesta de 2.000 a 5.000 USD, y las complejas con IA llegan a 10.000 USD.	Citado
¿Cuál es la meta de costo?	De 200 a 800 USD de producción, tomada de Coogley (2018). Es un requisito de la literatura, no un cálculo mío.	Meta, no validada
¿Qué debe hacer?	Pesar menos de 500 g, cerrarse por completo en 0,5 s o menos y funcionar durante 30 minutos.	Requisito, no probado
¿Se construyó?	No. Se modeló en SolidWorks y se analizó.	Solo diseño
¿Quién la usaría y cómo llegaría a esas personas?	El informe describe el problema de las personas con pérdida de una extremidad y compara diseños que ya están en el mercado, como Open Bionics. No tiene pruebas con usuarios ni cubre la regulación o un modelo de negocio.	No estudiado