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Experiencias concursantes

Mano Robótica - Camino a una prótesis

La creación un prototipo de prótesis robótica que imite movimientos de la mano, principalmente la flexión y extensión de los dedos. Así promover el desarrollo de emprendimientos comunitarios que beneficien a personas que lo necesiten

José Campos - Tucuman
Nivel: Secundaria
Área: Tecnología. 

Nombre del proyecto: MANO ROBÓTICA - Camino a una prótesis

Escuela: Escuela Técnica Nº 1 de Río Seco - Tucumán

Docente: Campos, José Alejandro

Taller: Electrónica Industrial


Así comenzó...!!

El punto de partida fue investigar la movilidad de la mano humana, a fin de imitar algunas de sus funciones, con lo cual se planteó un prototipo que pudiera realizar agarres prensiles a partir de órdenes efectuadas desde un sistema de mando. Para lograrlo, en primera instancia, se llevó a cabo un estudio previo de los tipos de materiales, como ser: sensores, actuadores, número de junturas, peso, dimensiones y funcionalidades; a fin de efectuar la construcción de un primer prototipo de prótesis activa robótica, que sea funcional, de bajo costo, de fácil adaptabilidad y con elementos, materiales y componentes que pueden obtenerse en el medio.

De esa manera el proceso continuó con la construcción de una mano a partir de materiales reciclados de aluminio, unidas con pernos que permiten la movilidad de las falanges imitando el movimiento de la mano humana. Para producir dichos movimientos se instalaron varillas metálicas (tendones), que vinculan las falanges con los cinco servomotores encargados de generar el movimiento.

Este Proyecto se encuentra en pleno proceso de desarrollo, marcando los principios de lo que se avizora, convertirse en una prótesis mejorada que cuente como fuente de control las señales mioeléctricas para su funcionamiento lo que la haría más versátil para aquellas personas que lo requieran.

Se destaca la utilización de TIC con fines educativos que acercan de manera sencilla la Robótica en el ámbito escolar. Para ello el Proyecto Educativo ICARO resultó propicio para el desarrollo de la programación y el control del automatismo.


Contenidos específicos trabajados:

Electrónica analógica. Electrónica de control. Electrónica Industrial. Sensores analogicos. Sensores digitales. Programación por bloques y código fuente. Microcontroladores. Actuadores: Servomotores. Mecanismos: grados de libertad. Sistemas de palancas. Conversión de movimientos: precisión y posicionamiento.

Objetivos:

  • Diseñar un prototipo de prótesis robótica que imite movimientos de la mano, principalmente la flexión y extensión de los dedos.
  • Promover el desarrollo de emprendimientos comunitarios que beneficien a personas que lo necesiten.
  • Favorecer el uso y aplicación de software y hardware con fines educativos.

Producción obtenida:

 La valiosa experiencia del trabajo en equipo para la adquisición de estrategias de resolución de problemas, el logro de objetivos comunes y el desarrollo de la capacidad de organización, permitieron la producción de la Prótesis. En este sentido la Robótica Educativa como estrategia que apunta a la creación de este dispositivo, brindó innumerables posibilidades desde lo pedagógico, como objeto, medio y apoyo de aprendizaje. La construcción formal de nuevos conocimientos se ve reflejada en este proceso individual y grupal mediante el cual se obtiene como resultado un robot diseñado, programado y montado por los mismos alumnos.

A la vista está el el producto de todo un tiempo dedicado a la investigación, el diseño, la planificación de etapas de trabajo, pruebas y ensayos, la construcción y divulgación de las conclusiones obtenidas.

Recursos necesarios para su realización:

Equipamiento de electrónica:

Multímetro. Soldador. Lupa. Bruselas. Destornilladores. Taladros.

Placa controladora NP-07 ICARO.

Software ICARO Bloques.

Insumos de electrónica:

Microcontroladores 18f4550. Zócalos. Resistencias. Diodos luminosos. Diodos rectificadores. Condensadores.  Transistores. Borneras. Pines. Jumper’s. Cables jumper. Cables de red. 

Equipamiento para Mecanismos:

Morza. Amoladora. Soldador eléctrico por arco. Gafas de seguridad. Taladro de Banco. Atornillador.

Insumos de mecanismos:

Rayos de bicicleta. Chapa. Tornillos. Madera. Pintura. 

Netbook.

Tiempo de desarrollo del proyecto:

El tiempo que tomo el desarrollo de este proyecto fue de 10 meses.

Softwares utilizados:

Aplicación Educativa Icaro Robot, ICARO es un proyecto colaborativo sin fines de lucro, que trata de acercar de manera sencilla las nociones básicas de la electrónica y la programación en un entorno robótico para utilizarlo dentro del aula como una herramienta de aprendizaje.

Logros alcanzados:

La construcción del prototipo de Mano Robótica es un gran logro tecnológico que impactó de sobremanera en el ámbito social y educativo, ya que en el mismo se puede observar la aplicación de las herramientas adquiridas en el periodo de capacitación del Proyecto Robótica Educativa, cuyos pilares son el software y el hardware libre, como así también un tenaz e inteligente trabajo en equipo que dio como resultado un producto final construido casi en su totalidad con materiales reciclados. 

Aspectos a mejorar:

Para que el prototipo de Mano Robótica se transforme en una prótesis funcional es necesario poder controlar la misma a través de señales de electromiografía. Las señales de electromiografía son el registro eléctrico de la actividad del músculo, las cuales se podrán captar con un sistema que contenga dos etapas: una etapa de adquisición de la señal y otra etapa que realice el acondicionamiento de la misma.

La prótesis de Mano Robótica debe estar construida en un material que sea liviano, resistente y de grado médico, para ello se propone fabricarla en una impresora 3D; este aspecto es muy positivo ya que posibilita su fabricación en serie con materiales tales como ABS o PLA.

Ref:

ABS: Es el plástico que se suele encontrar en electrodomésticos y juguetes como el Lego. Es muy duro y resiste altas temperaturas. Para mejor, es fácil pintar sobre él, o pegar diferentes partes.

PLA: Es un termoplástico de origen natural, cuya ventaja es la gran cantidad de colores disponibles y que permite impresiones más rápidas. Además no emite gases perjudiciales al salir del extrusor cuando se lo está utilizando en la impresora (a diferencia del ABS). Es el material ideal para objetos que no requieran mucha resistencia.

Teniendo en cuenta que el dispositivo anteriormente se alimentaba con fuentes, tales como una conexión directa a una pc o un cargador de celular, actualmente cuenta con una batería, liberando así de cualquier tipo de ruido vinculado con la red de distribución eléctrica y estabilizando las señales electromiográficas obtenidas de los sensores. De ésta manera nos acercamos más a lo que sería una prótesis.


Link para recorrer la experiencia:

http://conectandoescuelas.educaciontuc.gov.ar:88/?p=23427

http://www.revistavivienda.com.ar/actualidad/gacetillas/presentaron-proyectos-de-robotica-y-programacion

http://www.lanacion.com.ar/1834239-la-experiencia-de-programar-en-las-escuelas

http://www.lagaceta.com.ar/nota/654759/sociedad/estudiantes-rio-seco-brillaron-tecnopolis-mano-robotica.html

http://pnide.educacion.gob.ar/liberar/lugar.html