Prótesis garra robótica

Jose Tannure

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Índice de contenidos

Justificación del proyecto

Mi proyecto está enfocado en las personas con amputaciones de miembro superior que no cuentan con la articulación de la muñeca. Su situación es bastante compleja ya que las prótesis que se encuentran disponibles en el mercado tienen un coste muy elevado. Si bien existen soluciones mecánicas mucho más accesibles, estas requieren del movimiento de alguna articulación para poder abrir o cerrar la mano.

Por lo general las prótesis mecánicas sólo poseen un grado de libertad de movimiento (Abrir o cerrar), pero con arduino se pueden crear varias combinaciones, como pueden ser girar la muñeca, mover arriba o abajo, etc.

Por cuestiones de tiempo y presupuesto, ésta garra solo posee un grado de libertad pero sirve como demostración de las amplias posibilidades que nos brinda la robótica y sobre todo cómo ésta puede ayudar a las personas.

Descripción del proyecto

Este proyecto empezó en 2018, como un trabajo para la facultad. En su momento me pareció sencillo, ya que estaba empezando a entender bien cómo funcionaba mi impresora 3D y si bien no tenía conocimientos en arduino pensé que quizás podía encontrar un código en internet y que mágicamente iba a funcionar (grave error). Desde el inicio del proyecto tuve muuuuuchos problemas, empezando por la impresora que se descompuso por meses ya que se le había quemado el arduino y la ramps que es algo así como la placa madre de la impresora, sumado a eso ya se acercaba la fecha de entrega del proyecto así que, con mi compañero decidimos cambiar el proyecto por una grúa mecánica (también programada con arduino e impresa en 3D). Para nuestra suerte el archivo ya tenía un código propio, solo había que imprimir los archivos y armarla. Nada podía salir mal!! (si, salio todo mal).

  • Mandamos a imprimir las piezas a la facultad: Imprimieron solo la mitad de las piezas y ya no pudimos armar la grúa.
  • Pedimos unos servomotores por internet: Eran demasiado chicos para el modelo
  • Mi compañero dejó la carrera.

Después de esa racha de mala suerte decidí ponerme las pilas, aprender diseño 3D, aprender a programar en arduino y arreglar la bendita impresora.

Empecé a darle vueltas al proyecto en mi cabeza, primero lo pensé como una mano con los cinco dedos, un sensor muscular y varios servomotores. Luego fui descartando algunas cosas por temas económicos y por simplicidad. Lo mas caro y lo que tardé mas en descartar fue el sensor muscular, decidí usar un brazalete con pulsadores que se activaría con la contracción de los músculos del antebrazo pero resultó más complicado de lo que esperaba, por lo tanto traté de hacerlo mas simple aún.

Me decidí por hacer una garra de tres dedos, así solo tendría que usar tres servomotores, lo que sería menos consumo para el arduino y en vez de un brazalete complicado usar solo un pulsador extensible para hacer la demostración de que con una señal de entrada los servomotores se moverían y se cerraría la garra.

Me sorprendió mucho ver mi progreso de no saber programar ni diseñar a poder hacer algo funcional, espero en un futuro cercano poder colocarle a esta garra un sensor muscular y seguir mejorandola.

Imagen del circuito:

Diagrama de flujo:

 

Fotos del proyecto

Conclusión

Originalmente imprimí una garra más grande, que es la que se ve en la imagen de más arriba. En un principio utilice servomotores con engranajes de plastico (SG90) pero se fundieron muy rápido, además los actuadores lineales se desgastaban con mucha facilidad y eran complicados de imprimir, luego de hacer algunas pruebas vi que era necesario hacerla un poco mas chica, usar servomotores con engranajes metálicos (MG90) y cambiar el sistema de transmisión por uno de biela-manivela, así no tenia que lidiar con engranajes de plástico que se desgastasen.

También pensé en hacer toda una estructura con tubos de pvc y cuando ya la había finalizado y había impreso las piezas que iban enganchadas a la estructura decidi descartarla por ser demasiado aparatosa e incómoda (también adjunté una imagen de la estructura). Más adelante decidí solo usar el tubo principal, donde va atornillada la garra y ensamblarlo en la caja que contiene al arduino y a la protoboard.

Ésta caja me trajo también algunos problemas, al ser tan grande la tuve que imprimir en tres partes y no tuve en cuenta que la garra y el tubo ejercen un momento de torsión que termina por despegar las piezas de la caja. Tampoco tuve en cuenta que una vez colocado el cargador portátil queda trabado y ya no se lo puede retirar a menos que se desarme la caja. 

Lo importante es que el proyecto funciona y que sigo trabajando en mejorar esos problemas de ensamblaje. Ya estoy diseñando una segunda caja más chica, cómoda y resistente que solucione los problemas de la primera. También estoy puliendo el codigo para agregar más movimientos y pensando en una forma de añadir un cuarto servo que actúe como muñeca para poder darle otro grado de libertad a la garra.

Este proyecto fue todo un desafío personal ya que algún día quiero dirigir una empresa de robótica y biónica. Queria saber como era el proceso de creación de una prótesis como ésta y si podía ser capaz de hacerla. Lo que me parecía muy lejano hoy lo veo posible.

Link del proyecto

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