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Acceso Abierto
Diseño de un actuador neumático para rehabilitación de mano humana. Proyecto PrExHand
| dc.contributor.advisor | Múnera Ramirez, Marcela Cristina | |
| dc.contributor.advisor | Cifuentes García, Carlos Andrés | |
| dc.creator | Peñas Arteaga, Mónica Andrea | |
| dc.creator.degree | Ingeniero Biomédico | spa |
| dc.creator.degreetype | Full time | spa |
| dc.date.accessioned | 2020-03-16T15:11:36Z | |
| dc.date.available | 2020-03-16T15:11:36Z | |
| dc.date.created | 2019 | |
| dc.description | Dentro del marco del proyecto PrExHand, nombre que recibe un convenio de cooperación entre la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito y el University College London, se desarrolló ésta investigación orientada a diseñar y elaborar un prototipo de un actuador neumático bio-inspirado en el dedo índice de la mano, que emule funcionalmente su movimiento de flexión. El diseño de este actuador está orientado a la creación de exoesqueletos basados en robótica suave para contribuir al restablecimiento del bienestar de personas que sufren discapacidades como consecuencia de accidentes cerebro vasculares o amputaciones de sus extremidades superiores. Con tal propósito se implementó la siguiente metodología: (i) se estableció un modelo de diseño que concluyó en dos prototipos resultantes; (ii); se determinó y aplicó un procedimiento para la manufactura de los dos tipos de materiales implementados (elastómeros y textiles);(iii) se realizó una serie de pruebas preliminares para evaluar el desempeño y las propiedades mecánicas del actuador, a razón de analizar qué repercusiones se tendrían según el prototipo; y por último;(iv) se compararon los resultados frente al movimiento y la capacidad de fuerza en cada actuador. Como conclusión se determinó que el prototipo elaborado con elastómeros presenta resultados potenciales en relación a la capacidad de fuerza y orientación del movimiento, que son características adecuadas para ser aplicadas tanto en una prótesis, como en una órtesis de mano. Por otro lado, en cuanto a los actuadores textiles, fue posible concluir que cumplen con los requerimientos de desempeño que se buscaban al inicio de este trabajo. Se determinó también que este tipo de actuador seria idóneo en el desarrollo de dispositivos vestibles tales como los guantes de asistencia. Sin embargo, cabe resaltar que para las interfaces basadas en material textil se deben agregar soportes a través de módulos adicionales que aumenten la rigidez y el volumen, con el fin de desarrollar prótesis de asistencia más seguras e integrales para los usuarios. Si bien se concluyó que los actuadores funcionaban, se debe continuar el proyecto con tareas futuras que complementen esta investigación a partir de la validación de los prototipos para posteriormente ser aplicados en el exoesqueleto de mano PrExHand. | spa |
| dc.description.abstract | Within the framework of the PrExHand project, name given to a cooperation agreement between the Colombian School of Engineering Julio Garavito and University College London, this research was carried out aimed at designing and developing a prototype of a bio-inspired pneumatic actuator on the index finger of the hand, which functionally emulates its flexing movement. The design of this actuator is oriented to the creation of exoskeletons based on soft robotics to contribute to the restoration of the well-being of people who suffer disabilities as a consequence of cerebrovascular accidents or amputations of their upper extremities. For this purpose, the following methodology was implemented: (i) a design model was established that concluded in two resulting prototypes; (ii); A procedure for the manufacture of the two types of materials implemented (elastomers and textiles) was determined and applied; (iii) a series of preliminary tests were carried out to evaluate the performance and mechanical properties of the actuator, in order to analyze what repercussions were they would have according to the prototype; and finally; (iv) the results were compared against movement and force capacity in each actuator. In conclusion, it was determined that the prototype made with elastomers presents potential results in relation to the capacity of force and orientation of movement, which are suitable characteristics to be applied both in a prosthesis and in a hand orthosis. On the other hand, regarding the textile actuators, it was possible to conclude that they meet the performance requirements that were sought at the beginning of this work. It was also determined that this type of actuator would be suitable in the development of wearable devices such as assistive gloves. However, it should be noted that for textile-based interfaces, supports must be added through additional modules that increase rigidity and volume, in order to develop safer and more comprehensive assist prostheses for users. Although it was concluded that the actuators were working, the project should be continued with future tasks that complement this research, starting with the validation of the prototypes and subsequently applying them to the PrExHand hand exoskeleton | spa |
| dc.format.mimetype | application/pdf | |
| dc.identifier.doi | https://doi.org/10.48713/10336_21007 | |
| dc.identifier.uri | https://repository.urosario.edu.co/handle/10336/21007 | |
| dc.language.iso | spa | spa |
| dc.publisher | Universidad del Rosario | spa |
| dc.publisher.department | Escuela de Medicina y Ciencias de la Salud | spa |
| dc.publisher.program | Ingeniería Biomédica | spa |
| dc.rights | Atribución-NoComercial-CompartirIgual 2.5 Colombia | spa |
| dc.rights.accesRights | info:eu-repo/semantics/openAccess | |
| dc.rights.acceso | Abierto (Texto Completo) | spa |
| dc.rights.licencia | EL AUTOR, manifiesta que la obra objeto de la presente autorización es original y la realizó sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto la obra es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma. | spa |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/ | |
| dc.source.bibliographicCitation | D. Mozaffarian, E. Benjamin, A. Go, D. Arnett, M. Blaha, M. Cushman, S. Das, S. de Ferranti, J. Després, H. Fullerton, V. Howard, M. Huffman, C. Isasi, M. Jiménez, S. Judd, B. Kissela, J. Lichtman, L. Lisabeth, S. Liu, R. Mackey, D. Magid, D. McGuire, E. Mohler, C. Moy, P. Muntner, M. Mussolino, K. Nasir, R. Neumar, G. Nichol, L. Palaniappan, D. Pandey, M. Reeves, C. Rodriguez, W. Rosamond, P. Sorlie, J. Stein, A. Towfighi, T. Turan, S. Virani, D. Woo, R. Yeh, M. Turner y on behalf of the American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee, «Heart disease and stroke statistics-2016 update a report from the American Heart Association», English (US), Circulation, vol. 133, n.o 4, e38-e48, ene. de 2016, issn: 0009-7322. doi: 10.1161/CIR.0000000000000350. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | L. A. Arias López et al., «Biomecánica y patrones funcionales de la mano», Morfolia; Vol. 4, núm. 1 (2012) 2011-9860, 2012. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | A. I. Kapandji et al., Fisiologıía articular. Médica Panamericana, 1998. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | B. Guaricela, J. Luis, M. X. Quinde Abril y J. D. Cuzco Patiño, «Diseño, construcción e implementación de una prótesis biomecánica de mano derecha», B.S. thesis, 2013. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | B. Price, «Frank and Lillian Gilbreth and the manufacture and marketing of motion study, 1908-1924», Business and economic history, vol. 18, n.o 2, 1989. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | J. T. Hansen, Netter-Anatomia Clıínica. Elsevier Brasil, 2015. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | J. D. Ospina, «TEREVISTACKNE», Revista TECKNE, vol. 11, n.o 1, 2013. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | M. Latarjet y A. R. Liard, Anatomıía humana. Ed. Médica Panamericana, 2004, vol. 2. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | K. L. Moore, A. F. Dalley y A. M. Agur, Anatomia orientada para a clıínica. Guanabara Koogan Rio de Janeiro, 2006. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | S. Tanrıkulu, S. Bekmez, A. Üzümcügil y G. Leblebicioglu, «Anatomy and Biomechanics of the Wrist and Hand», en. ene. de 2015, págs. 441-447, isbn: 978-3-642-36568-3. doi: 10.1007/978-3-642-36569-0_49. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | B. J. Bustos-Viviescas, A. A. Acevedo-Mindiola y R. E. Lozano-Zapata, «Valores de fuerza prensil de mano en sujetos aparentemente sanos de la ciudad de Cúcuta, Colombia », MedUNAB, vol. 21, n.o 3, págs. 363-377, 2019. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | W. Maurel, «3D modeling of the human upper limb including the biomechanics of joints, muscles and soft tissues», pág. 204, 1999. doi: 10.5075/epfl-thesis-1906. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | D. Repperger, B. Hill, C. Hasser, M. Roark y C. Phillips, «Human tracking studies involving an actively powered, augmented exoskeleton», en Proceedings of the 1996 Fifteenth Southern Biomedical Engineering Conference, IEEE, 1996, págs. 28-31. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | B. G. A. David, M. C. E. Alejandro y R. C. Ricardo, «Obtención del rango de movilidad de los dedos ıíndice, medio, anular y meñique», | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | Placa y desplome: Lesiones de escalada: Lesiones de dedos. dirección: http : / / placaydesplome.blogspot.com/2010/02/lesiones-de-escalada-lesiones-dededos. html (visitado 25-11-2019). | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | S. Pheasant, Anthropometrics-an introduction. 1990. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | M. Bastow, «Anthropometrics revisited», Proceedings of the Nutrition Society, vol. 41, n.o 3, págs. 381-388, 1982. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | E. C. Dıíaz, N. C. Mariángel, Ó. M. Silva y C. R. Herrera, «Estudio piloto de medidas antropométricas de la mano y fuerzas de prensión, aplicables al diseño de herramientas manuales», Ciencia & Trabajo, n.o 39, págs. 1-5, 2011. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | Abducción y Adducción de la Muñeca | Huesos del cuerpo humano, Huesos del cuerpo y Cuerpo humano. dirección: https://co.pinterest.com/pin/439734351111300961/ (visitado 25-11-2019). | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | N. Kostanjsek, «Use of The International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF) as a conceptual framework and common language for disability statistics and health information systems», en BMC public health, BioMed Central, vol. 11, 2011, S3. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | W. H. Organization et al., World report on disability 2011. World Health Organization, 2011. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | R. Wittenauer y L. Smith, «Background Paper 6.6 Ischaemic and Haemorrhagic Stroke», Priority Medicines for Europe and the World.A Public Health Approach to Innovation, 2012. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | J. Adamson, A. Beswick y S. Ebrahim, «Is stroke the most common cause of disability?», Journal of stroke and cerebrovascular diseases, vol. 13, n.o 4, págs. 171-177, 2004. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | R. Boian, A. Sharma, C. Han, A. Merians, G. Burdea, S. Adamovich, M. Recce, M. Tremaine, H. Poizner et al., «Virtual reality-based post-stroke hand rehabilitation», Studies in health technology and informatics, págs. 64-70, 2002. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | T. L. Green y K. M. King, «Functional and psychosocial outcomes 1 year after mild stroke», Journal of Stroke and Cerebrovascular Diseases, vol. 19, n.o 1, págs. 10-16, 2010. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | D. F. Braus, J. K. Krauss y J. Strobel, «The shoulder–hand syndrome after stroke: a prospective clinical trial», Annals of Neurology: Official Journal of the American Neurological Association and the Child Neurology Society, vol. 36, n.o 5, págs. 728-733, 1994. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | T. Meyer, C. Gutenbrunner, J. Bickenbach, A. Cieza, J. Melvin y G. Stucki, «Towards a conceptual description of rehabilitation as a health strategy», Journal of rehabilitation medicine, vol. 43, n.o 9, págs. 765-769, 2011. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | M. T. Ciocarlie y P. K. Allen, «Hand posture subspaces for dexterous robotic grasping», The International Journal of Robotics Research, vol. 28, n.o 7, págs. 851-867, 2009. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | J. Iqbal y K. Baizid, «Stroke rehabilitation using exoskeleton-based robotic exercisers: Mini Review.», 2015. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | N. A. Lannin, S. A. Horsley, R. Herbert, A. McCluskey y A. Cusick, «Splinting the hand in the functional position after brain impairment: a randomized, controlled trial», Archives of physical medicine and rehabilitation, vol. 84, n.o 2, págs. 297-302, 2003. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | B. Chinembiri, J. Machuki, C. Wen, Z. M y S. K, «A dynamic-splint-for-the-treatmentof- spasticity-of-the-hand-after-stroke», vol. Volume 3, págs. 1-7, nov. de 2018. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | J. C. MacDermid y V. Tottenham, «Responsiveness of the disability of the arm, shoulder, and hand (DASH) and patient-rated wrist/hand evaluation (PRWHE) in evaluating change after hand therapy», Journal of Hand Therapy, vol. 17, n.o 1, págs. 18-23, 2004. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | R. H. Parry, N. B. Lincoln y M. A. Appleyard, «Physiotherapy for the arm and hand after stroke», Physiotherapy, vol. 85, n.o 8, págs. 417-425, 1999. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | C. L. MacKenzie y T. Iberall, The grasping hand. Elsevier, 1994, vol. 104. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | N. Friedman, V. Chan, A. N. Reinkensmeyer, A. Beroukhim, G. J. Zambrano, M. Bachman y D. J. Reinkensmeyer, «Retraining and assessing hand movement after stroke using the MusicGlove: comparison with conventional hand therapy and isometric grip training», Journal of neuroengineering and rehabilitation, vol. 11, n.o 1, pág. 76, 2014. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | D. Popov, I. Gaponov y J.-H. Ryu, «Portable exoskeleton glove with soft structure for hand assistance in activities of daily living», IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 22, n.o 2, págs. 865-875, 2016. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | E. B. Brokaw, I. Black, R. J. Holley y P. S. Lum, «Hand Spring Operated Movement Enhancer (HandSOME): a portable, passive hand exoskeleton for stroke rehabilitation», IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 19, n.o 4, págs. 391-399, 2011. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | O. Sandoval-Gonzalez, J. Jacinto-Villegas, I. Herrera-Aguilar, O. Portillo-Rodiguez, P. Tripicchio, M. Hernandez-Ramos, A. Flores-Cuautle y C. Avizzano, «Design and development of a hand exoskeleton robot for active and passive rehabilitation», International Journal of Advanced Robotic Systems, vol. 13, n.o 2, pág. 66, 2016. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | Y. Kadowaki, T. Noritsugu, M. Takaiwa, D. Sasaki y M. Kato, «Development of soft power-assist glove and control based on human intent», Journal of Robotics and Mechatronics, vol. 23, n.o 2, págs. 281-291, 2011. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | Y. Hasegawa, Y. Mikami, K. Watanabe e Y. Sankai, «Five-fingered assistive hand with mechanical compliance of human finger», en 2008 IEEE international conference on robotics and automation, IEEE, 2008, págs. 718-724. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | M. DiCicco, L. Lucas e Y. Matsuoka, «Comparison of control strategies for an EMG controlled orthotic exoskeleton for the hand», en IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2004. Proceedings. ICRA’04. 2004, ieee, vol. 2, 2004, págs. 1622-1627. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | M. Takagi, K. Iwata, Y. Takahashi, S.-i. Yamamoto, H. Koyama y T. Komeda, «Development of a grip aid system using air cylinders», en 2009 IEEE international conference on robotics and automation, IEEE, 2009, págs. 2312-2317. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | B. L. Shields, J. A. Main, S. W. Peterson y A. M. Strauss, «An anthropomorphic hand exoskeleton to prevent astronaut hand fatigue during extravehicular activities», IEEE transactions on systems, man, and cybernetics-part A: systems and humans, vol. 27, n.o 5, págs. 668-673, 1997. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | R. F. Shepherd, F. Ilievski, W. Choi, S. A. Morin, A. A. Stokes, A. D. Mazzeo, X. Chen, M. Wang y G. M. Whitesides, «Multigait soft robot», Proceedings of the national academy of sciences, vol. 108, n.o 51, págs. 20 400-20 403, 2011. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | A. Albu-Schaffer, O. Eiberger, M. Grebenstein, S. Haddadin, C. Ott, T. Wimbock, S. Wolf y G. Hirzinger, «Soft robotics», IEEE Robotics & Automation Magazine, vol. 15, n.o 3, págs. 20-30, 2008. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | B. Mosadegh, P. Polygerinos, C. Keplinger, S. Wennstedt, R. F. Shepherd, U. Gupta, J. Shim, K. Bertoldi, C. J. Walsh y G. M. Whitesides, «Pneumatic networks for soft robotics that actuate rapidly», Advanced functional materials, vol. 24, n.o 15, págs. 2163-2170, 2014. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | qb SoftHand Research - anthropomorphic robotic hand - qbrobotics. dirección: https: //qbrobotics.com/products/qb-softhand-research/ (visitado 08-12-2019). | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | T. Yang, Y. Xiao, Z. Zhang, Y. Liang, G. Li, M. Zhang, S. Li, T.-W. Wong, Y. Wang, T. Li et al., «A soft artificial muscle driven robot with reinforcement learning», Scientific reports, vol. 8, n.o 1, pág. 14 518, 2018. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | C. Majidi, «Soft robotics: a perspective—current trends and prospects for the future», Soft Robotics, vol. 1, n.o 1, págs. 5-11, 2014. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | D. Rus y M. T. Tolley, «Design, fabrication and control of soft robots», Nature, vol. 521, n.o 7553, pág. 467, 2015. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | M. Cianchetti, M. Calisti, L. Margheri, M. Kuba y C. Laschi, «Bioinspired locomotion and grasping in water: the soft eight-arm OCTOPUS robot», Bioinspiration & biomimetics, vol. 10, n.o 3, pág. 035 003, 2015. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | H.-T. Lin, G. G. Leisk y B. Trimmer, «GoQBot: a caterpillar-inspired soft-bodied rolling robot», Bioinspiration & biomimetics, vol. 6, n.o 2, pág. 026 007, 2011. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | K. C. Galloway, K. P. Becker, B. Phillips, J. Kirby, S. Licht, D. Tchernov, R. J. Wood y D. F. Gruber, «Soft robotic grippers for biological sampling on deep reefs», Soft robotics, vol. 3, n.o 1, págs. 23-33, 2016. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | P. Polygerinos, S. Lyne, Z. Wang, L. F. Nicolini, B. Mosadegh, G. M. Whitesides y C. J. Walsh, «Towards a soft pneumatic glove for hand rehabilitation», en 2013 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IEEE, 2013, págs. 1512-1517. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | F. Connolly, C. J. Walsh y K. Bertoldi, «Automatic design of fiber-reinforced soft actuators for trajectory matching», Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 114, n.o 1, págs. 51-56, 2017. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | G. Rizzoni, Y. Guezennec, A. Brahma, X.Wei y T. Miller, «VP-SIM: A unified approach to energy and power flow modeling simulation and analysis of hybrid vehicles», SAE Technical Paper, inf. téc., 2000. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | P. Boyraz, G. Runge y A. Raatz, «An overview of novel actuators for soft robotics», en Actuators, Multidisciplinary Digital Publishing Institute, vol. 7, 2018, pág. 48. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | B. A. Baydere, S. K. Talas y E. Samur, «A novel highly-extensible 2-DOF pneumatic actuator for soft robotic applications», Sensors and Actuators A: Physical, vol. 281, págs. 84-94, 2018. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | Smooth-On, Inc. | Mold Making & Casting Materials | Rubbers, Plastics, Foams More! Dirección: https://www.smooth-on.com/ (visitado 25-11-2019). | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | I. Manual, «Shimadzu Corporation», Analytical Instrument Plant, Kyoto, Japan, 1994. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | ASTM, Standard test method for breaking force and elongation of textile fabrics (strip method), 2011. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | R. M. A. Elrahim, E. A. Embaby, M. F. Ali, R. M. Kamel et al., «Inter-rater and intrarater reliability of Kinovea software for measurement of shoulder range of motion», Bulletin of Faculty of Physical Therapy, vol. 21, n.o 2, pág. 80, 2016. | spa |
| dc.source.bibliographicCitation | K. T. Grattan y B. Meggitt, Optical fiber sensor technology. Springer, 1995, vol. 1. | spa |
| dc.source.instname | instname:Universidad del Rosario | spa |
| dc.source.instname | instname:Universidad del Rosario | spa |
| dc.source.reponame | reponame:Repositorio Institucional EdocUR | |
| dc.subject | Prototipo de actuador neumático | spa |
| dc.subject | Robótica | spa |
| dc.subject | Extremidades superiores | spa |
| dc.subject | Mano | spa |
| dc.subject.ddc | Farmacología & terapéutica | spa |
| dc.subject.ddc | Otras ramas de la ingeniería | spa |
| dc.subject.ddc | Ciencias médicas, Medicina | spa |
| dc.subject.keyword | Pneumatic actuator prototype | spa |
| dc.subject.keyword | Robotics | spa |
| dc.subject.keyword | Superior limbs | spa |
| dc.subject.keyword | Hand | spa |
| dc.subject.lemb | Robótica medica | spa |
| dc.subject.lemb | Dispositivos terapéuticos | spa |
| dc.subject.lemb | Dispositivos para personas con movilidad reducida | spa |
| dc.subject.lemb | Tecnología medica | spa |
| dc.title | Diseño de un actuador neumático para rehabilitación de mano humana. Proyecto PrExHand | spa |
| dc.title.TranslatedTitle | Design of a pneumatic actuator for rehabilitation of human hand. PrExHand project | eng |
| dc.type | bachelorThesis | eng |
| dc.type.document | Análisis de caso | spa |
| dc.type.hasVersion | info:eu-repo/semantics/acceptedVersion | |
| dc.type.spa | Trabajo de grado | spa |
| local.department.report | Escuela de Medicina y Ciencias de la Salud | spa |
