Mathematical analysis of underactuated fingers for prosthetic hands

• Autores: Enrique Soriano Heras, Higinio Rubio Alonso, Ramón I. Barber Castaño
• Localización: Técnica industrial, ISSN 0040-1838, Nº 339, 2024, págs. 38-45
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Análisis matemático de dedos subactuados para manos protésicas
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• Resumen
  • español

    Las prótesis son un elemento de gran importancia y necesidad para muchas personas que han sufrido amputaciones o les falta algún miembro de su cuerpo; sin embargo, las prótesis suelen tener precios muy elevados, por lo que no son accesibles para todas las personas que desean utilizarlas. Por esta razón, los dedos subactuados en prótesis permiten una alternativa funcional y útil para ellos. En este artículo se realiza el diseño y análisis matemático de un dedo subactuado para prótesis de mano. Así, el dedo puede ser actuado por medio de un solo motor, siendo los dedos de las prótesis capaces de recuperar una posición preestablecida. El análisis matemático de los dedos subactuados para prótesis de mano permite comprobar el movimiento debido a los resultados de trayectoria, velocidad y aceleración. Utilizando la Matriz Jacobiana y el Método de Newton-Raphson se proporciona un modelo lineal que ayuda al posterior control de velocidades y aceleraciones de cada eslabón del dedo. Para el modelo se han considerado dimensiones de una mano de hombre y de mujer. Los resultados son apropiados para prótesis de mano, con velocidad suficiente, pero no demasiado alta, lo que ayuda a prolongar la vida útil del mecanismo.

  • English

    Prostheses are an element of great importance and necessity for many people who have suffered amputations or lack a member of their body; however, prostheses tend to have very high prices, so they are not accessible to all people who want to use them. For this reason, underactuated fingers in prostheses allow a functional and useful alternative for them. In this article, the design and mathematical analysis of an underactuated finger for hand prostheses is carried out. Thus, the finger can be actuated by means of a single motor, being the protheses fingers capable of recovering a pre-established position. The mathematical analysis of the underactuated f ingers for prosthesis hands allows checking the movement due to the results of trajectory, velocity, and acceleration. Using the Jacobian Matrix and Newton-Raphson Method proportionate a linear model that helps the subsequent control of velocities and accelerations of each link of the finger. For the model, dimensions of a man and woman hand have been considered. Results are appropriate for hand prostheses, with sufficient velocity but not too high, which helps to prolong the useful life of the mechanism.