Un equipo de Profesores- investigadores de la Universidad Tecnológica del Norte de Aguascalientes (UTNA) diseñan un brazo mecánico para uno de sus alumnos, luego de observar los problemas a los que se enfrenta el estudiante en clases, debido a la falta de su extremidad superior derecha.
René Ulises Manuel Murillo, catedrático del Departamento de Tecnologías de la Información, comentó que para este proyecto han adoptado el uso tecnología que se encuentra disponible a nivel comercial, como los sensores mioléctricos. Para ello, realizaron un estudio sobre su funcionamiento, y desarrollaron un programa que realiza la lectura de niveles de voltaje de baja intensidad, que son las señales que el cuerpo humano transmite y detectan este tipo de sensores.
“Una es la función neuronal y otra es la función muscular, por ello conformamos un equipo multidisciplinario, con profesores de las áreas de mecatrónica, procesos industriales y tecnologías de la información, para contribuir desde estas tres especialidades en el desarrollo del prototipo del brazo mecánico”, comentó en entrevista para Agencia Informativa Conacyt.
La primera etapa en el desarrollo del brazo mecánico, consistió en bosquejar cómo sería el modelo, para ello, propusieron distintos diseños, de entre los cuales seleccionaron un prototipo esquelético.
“Se diseñó un brazo mecánico, con una mano de cinco dedos, a la cual se le han adaptado cinco servomotores de engranaje metálico, que mueven cada uno de ellos, parte de esta extremidad, como el codo, la muñeca que gira a 270 grados, y los dedos, ya sean solos o en combinaciones”, detalló.
El material utilizado para la primera versión de este prototipo, es un plástico denominado ácido poliláctico (PLA), pues la intención del equipo de investigación es que algunos de sus componentes se desarrollen en impresoras 3D, para que tengan un costo accesible, además de que ante la necesidad de alguna reparación, las piezas dañadas puedan substituirse rápidamente.
Sensores mioeléctricos
Por su parte, Rolando López Martínez, profesor investigador del Departamento de Mecatrónica, sostuvo que la siguiente fase dentro del desarrollo del brazo mecánico consistió en establecer la parte eléctrica, como la selección de los dispositivos electrónicos y las computadoras que se integraron al prototipo, además de trabajar en ellos para hacer eficiente su control.
“El sensor mioeléctrico que se integró es de toque-superficie, es un anillo, como una especie de brazalete que incluye ocho sensores. Se hizo un análisis de su funcionamiento y se hicieron diversas mediciones, se detectaron cuáles son los movimientos, las magnitudes de los voltajes que nos dan los movimientos o el comando requerido”, indicó.
Para ello hicieron numerosas pruebas, que consistieron en detectar lo que el sensor mioeléctrico percibe para calibrarlo con la tarea que se pretende realice el brazo mecánico, para así definir la parte de la codificación. Para ello detectaron valores en bruto y emplearon diferentes combinaciones, pues necesitaban varios datos estadísticos, ya que dependiendo de la persona y la lesión que padece, debe hacerse un análisis para definir como leer sus pulsos eléctricos.
“Cada vez que se hace un movimiento, los músculos se mueven y generan pulsos eléctricos de determinada magnitud, los medimos con los sensores, y como siempre son más o menos iguales, se hace un estadístico del movimiento que se realiza, entonces de ahí nosotros damos una especie de comandos, para que la mano comience a abrir o cerrar”, puntualizó López Martínez.
El sensor que utilizan para el brazo mecánico tiene ocho receptores y envía la misma cantidad de señales, que son las que normalmente se perciben en la anatomía humana de un brazo. Con el alumno Esteban Alvarado solamente han podido detectar tres, esto debido a sus condiciones y a la falta de rehabilitación, pero puede hacer una serie de combinaciones que incluyen movimiento del codo, girar la muñeca, así como abrir y cerrar la mano.
Versión mejorada
Fernando Octavio López Reyes, catedrático del Departamento de Procesos Industriales de la UTNA, destacó que su colaboración dentro del proyecto está enfocada al diseño de las piezas, para ello tomó como modelo la estructura ósea del brazo y la mano.
“De ahí, lo que estamos trabajando hasta la fecha, es el diseño de una pieza ergonómica y más amigable al usuario, diseñar piezas que se vean más reales y más de uso cotidiano, que el usuario no tenga problemas en traerlas y portarlas, para que sea de un uso común y no se detecte a simple vista, que no sea tan llamativo, mejorar su uso y confort para el usuario final”, mencionó.
La segunda versión del brazo mecánico tendrá mejoras en el detalle fino, para ello están explorando materiales que suavicen la apariencia de la prótesis y facilite su uso, para ello están desarrollando una carcasa de inyección de polímero blando para usarla como recubrimiento, además de que simulará lo blando de la piel.
Por su parte María Angélica Martínez Díaz, rectora de la UTNA, indicó que para expandir las bondades de este diseño, están analizando la posibilidad de firmar un convenio con el DIF Estatal, para elaborar más de estas prótesis para aquellas personas que las necesiten, a un costo menor del que tienen los dispositivos comerciales, de esta manera la universidad proveería los brazos y manos mecánicas, mientras que el DIF Estatal se encargaría de la terapia física y psicológica.
Finalmente, el grupo de investigación señaló que expandir este proyecto no sería difícil, porque el sensor es adaptable y el código de programación ya se encuentra enlazado, por lo que solamente tendrían que analizar las necesidades de cada persona en particular y las limitaciones de sus movimientos, y con base a los resultados hacer las adaptaciones necesarias en la parte mecánica.