Mano Robotica

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Modelado geométrico y dinámico de una prótesis de mano robótica
Andrés Vivas, Eliana Aguilar
diferencia de los citados ganchos pasivos existen las prótesis activas, las cuales por medio de cuerdas o más sofisticadamente, sensores ubicados en alguna parte del cuerpo del paciente, permiten mover una mano mecánica con mayor o menor grado de funcionalidad. Un análisis detallado de los últimosavances en el área pueden hallarse en [3], [4], [5]. Sin embargo el desarrollo de una prótesis de mano que pueda ser sentida por el paciente como parte integrante de su cuerpo está lejos aún de convertirse en una realidad, aunque existen varias interesantes propuestas científicas como la mano DLR desarrollada para aplicaciones de teleoperación [6], la mano Blackfingers construida a partir demúsculos flexibles [7], la mano IOWA construida con resortes [1], o la mano Robonaut [8] diseñada para aplicaciones en el espacio, entre otras. Pero dichos desarrollos responden a diversos intereses científicos sin aún darse respuesta clara al problema del discapacitado. De otra parte, desde el punto de vista comercial [9], las prótesis ofrecidas son incapaces de proveer suficiente funcionalidad en losmovimientos de agarre de objetos, presentándose también la pérdida de grados de libertad en las soluciones propuestas. Otros de los problemas que se presentan con las prótesis activas comerciales es que aunque proveen cierta cantidad de movimientos funcionales, no son cosméticas o son difíciles de manejar, requiriendo de un entrenamiento dispendioso. Esto muchas veces hace que el paciente abandonesu prótesis y permanezca en su condición de discapacitado. A esto hay que añadir que en nuestro país una gran cantidad de pacientes no tienen ni siquiera acceso a prótesis activas, que generalmente son importadas y de alto costo. Por lo anterior y dado el gran interés social de un proyecto como este, tres grupos de investigación de la Universidad del Cauca (Automática Industrial, MovimientoCorporal Humano y Nuevas Tecnologías en Telecomunicaciones), han emprendido la tarea de diseñar y construir una prótesis para amputados de mano, que sea funcional, de fácil manejo y de bajo costo. Dicho proyecto conlleva la participación de expertos en varias disciplinas tales como la robótica, el control, el procesamiento digital de señales, la fisioterapia y la neurología. Con el fin de lograr losobjetivos propuestos, el proyecto tiene dos fases. La primera fase busca la construcción de un ambiente virtual donde se represente la prótesis robótica, la cual sea movida por las señales electromiográficas

Resumen — Este artículo muestra la primera parte del diseño de una prótesis de mano activa, concebida para que el paciente la mueva a través de las señales electromiográficas provenientes desu brazo. El diseño parte del modelado geométrico y dinámico de una prótesis robótica, y llega hasta la implementación de un controlador por par calculado con el fin de probar diversos movimientos articulares para cada uno de los dedos, y de esta manera validar el modelo matemático realizado. La mano ha sido concebida como una prótesis de tres dedos, con nueve grados de libertad en total. Lasimulación permite sentar bases sólidas para la construcción futura de esta mano artificial, la cual debe proveer una solución funcional y de bajo costo a los pacientes con amputación de mano. Palabras clave — Robots, cinemática y dinámica de robots, control de robots, prótesis robóticas. Abstract — This paper shows the first part of the design of an active prosthetic hand, which will move as a resultof the electromyographical signals in the patient`s arm. The design begins with the geometrical and dynamical modeling of a robotic prosthetic, and ends with the implementation of a computed torque control to test several joint motions to validate the mathematical model. The hand has been designed with three fingers each one with nine degrees of freedom. Simulation provides solid bases to...