Análisis cinemático de un prototipo de prótesis de mano para varios tipos de agarre

• Luz Adriana Mejía Calderón ^[1] ; Miguel Ángel Díaz Rodríguez ^[2] ; Andrés Fernando Agudelo Rendón ^[1]
  1. [1] Universidad Tecnológica de Pereira

     Universidad Tecnológica de Pereira

     Colombia

     
  2. [2] Universidad de Los Andes

     Universidad de Los Andes

     Colombia

     
• Localización: Tecnura: Tecnología y Cultura Afirmando el Conocimiento, ISSN-e 2248-7638, ISSN 0123-921X, Vol. 29, Nº. 83 (Enero-Marzo), 2025, págs. 12-36
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Kinematics analysis of a hand prosthesis prototype for various types of grips Autores/as Luz Adriana Mejía Calderón
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    Objetivo: proponer un diseño de prótesis de mano con un número reducido de grados de libertad que mantenga una funcionalidad adecuada. Para ello, se desarrollan modelos cinemáticos que se validan mediante simulación para cuantificar su error en diferentes tipos de agarre.

    Metodología: el enfoque metodológico combinó el modelado analítico con la validación mediante simulación. A partir de un análisis biomecánico preliminar, se formularon matemáticamente las cinemáticas directa e inversa de la prótesis. La precisión de estos modelos se cuantificó, mediante el cálculo del error entre sus resultados y los generados por un software de simulación multicuerpo para tres patrones de agarre: esférico, cilíndrico y lateral.

    Resultados: el error en los modelos cinemático directo e inverso del dedo índice de la prótesis analizada es bajo para los agarres esféricos y cilíndricos, con un error de mediana magnitud, del orden del 7 %, en agarre lateral. El error obtenido para el dedo pulgar es despreciable.

    Conclusiones: se obtiene un prototipo de mano robótica funcional con menos grados de libertad respecto a una mano real y con buena exactitud en su respuesta cinemática.

    Financiamiento: Universidad Tecnológica de Pereira.

  • English

    Objective: A kinematic model of a hand prosthesis to study its behavior for different grip patterns is presented.

    Methodology: Initially, the anatomy and biomechanics of the hand with its movement limitations are summarized to obtain the design parameters that allow for obtaining a functional hand structure. The mathematical models of the direct and inverse kinematics are developed and compared with the results obtained from commercial multibody simulation software.

    Results: The error in the direct and inverse kinematic models of the index finger of the prosthesis analyzed is low for the spherical and cylindrical grip. In the lateral grasp, an error of medium magnitude, approximately 7 %, was obtained. For the thumb, the error was negligible.

    Conclusions: Upon completion of the process, a functional prototype is obtained with fewer degrees of freedom compared to a real hand and with good accuracy regarding its kinematic response.

    Funding: Universidad Tecnológica de Pereira.