Proyecto final de Grado: Diseño y desarrollo de un prototipo de guante multisensorial para prótesis de miembro superior
Fecha
2023-07-10
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Resumen
Mediante el presente trabajo, se propuso el diseño y desarrollo de un guante provisto de una serie de sensores para proporcionar retroalimentación sensorial mecánica a los usuarios de prótesis de miembro superior. Se basó en los conceptos de sensibilidad aumentada y neuroplasticidad con el
objetivo de permitir la integración de nuevas sensaciones por parte de los usuarios. Se llevó a cabo la construcción de un prototipo que consta de dos componentes principales: uno ubicado en la muñeca y otro en la cadera. El componente de la muñeca desempeña la función de centro de integración sensorial y se compone de cuatro sensores de fuerza, un sensor de distancia y un sensor de temperatura. Su finalidad fue transmitir información del entorno hacia el componente de la cadera. Por su parte, el componente de la cadera actúa como centro de retroalimentación y se compone de tres motores vibracionales, uno para cada tipo de sensor (fuerza, distancia y temperatura). Su función consiste en proporcionar información sensorial mecánica mediante vibraciones, teniendo en cuenta la información suministrada por el componente de la muñeca. Ambos componentes incorporan un módulo de comunicación Bluetooth para facilitar su interacción, así como un módulo de alimentación recargable para garantizar su independencia energética inalámbrica.
Asimismo, se desarrolló una aplicación web basada en React y JavaScript con el propósito de brindar a los usuarios dos funcionalidades fundamentales. La primera funcionalidad permite la configuración de parámetros y valores relevantes para el prototipo, tales como umbrales de los sensores del componente de la muñeca, así como frecuencias y tiempos de vibración de los actuadores del componente de la cadera. La segunda funcionalidad posibilita la visualización en tiempo real de los datos e información provenientes de los sensores, con el fin de asistir en la toma de decisiones y la configuración. Estas dos funcionalidades fueron concebidas para trabajar de manera conjunta y ofrecer una experiencia más personalizada al usuario.
En cuanto a las pruebas, se diseñaron y validaron dos tipos: pruebas sobre el prototipo y pruebas sobre pacientes sanos. Las pruebas sobre el prototipo comprendieron ensayos de los diferentes componentes electrónicos utilizando entornos de desarrollo personalizados mediante la interfaz de Arduino IDE. También se realizaron ensayos personalizados utilizando Microsoft Visual Studio para evaluar los componentes de la aplicación web. Por otro lado, las pruebas con los pacientes sanos consistieron en utilizar un vendaje para suprimir la información visual de los usuarios y depender exclusivamente de la retroalimentación mecánica del prototipo. Posteriormente, se les solicitó a los pacientes que intentaran agarrar diferentes tipos de objetos en estas condiciones, y se registraron y evaluaron los resultados mediante métricas cuantitativas temporales y espaciales, así como métricas cualitativas.
Los resultados de las pruebas del prototipo se emplearon para corroborar la funcionalidad de todos los componentes electrónicos y verificar la correcta instalación y ensamblaje de los mismos. Se obtuvieron resultados positivos y se demostró el funcionamiento adecuado de todo el hardware.
Por su parte, los resultados de las pruebas con los pacientes sanos permitieron evaluar la hipótesis planteada para el prototipo. Dichos resultados indicaron mejoras notables en el control motor a través del uso prolongado, así como en la integración y adaptación a nuevos estímulos sensoriales.
Además, estas pruebas proporcionaron comentarios útiles que contribuyen a proyectar futuras mejoras en el prototipo, considerando su posible desarrollo como producto comercial.
Descripción
Palabras clave
ELECTRÓNICA, PRÓTESIS, GUANTE, SENSORIAL, LOW-COST, PROTOTIPO