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Rehabilitador Para Tobillo Por Movimiento Pasivo(Automatizado)
“Rehabilitador Para Tobillo Por Movimiento Pasivo (Automatizado)”
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Rehabilitador Para Tobillo Por Movimiento Pasivo(Automatizado)
ÍNDICE
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Rehabilitador Para Tobillo Por Movimiento Pasivo(Automatizado)
ÍNDICE:
RESUMEN……………………………………………………5
PROBLEMÁTICA……………………………………………7
OBJETIVO………………………………………………………...9
JUSTIFICACIÓN…………………………………………………11
CAPÍTULO 1: Estudio Del Arte…………………………...13
1.1 HISTORIA…………………………………………………….141.2 TECNOLOGÍA………………………………………………..17
1.2.1 USB…………………………………………………..171.2.2 MICROCONTROLADORES “PIC”……………….191.2.3 VISUAL BASIC…………………………………….20
1.3 PRODUCTOS QUE SE PUEDEN ENCONTRAR ACTUALMENTE EN EL MERCADO ………………………22
CAPÍTULO 2: Análisis Del Sistema Actual………………..26
ANÁLISIS DE PRODUCTOS EN EL MERCADO………………27
CAPÍTULO 3: Desarrollo…………………………………...32
DESCRIPCIÓN DE ETAPAS EN SECUENCIA CRONOLÓGICA QUE SE TUVIERON PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO AQUILES ………………33
ETAPA 1: PLANTEAMIENTO…………………………………..33
ETAPA 2: INVESTIGACIÓN DE MERCADO…………………33
ETAPA 3: SELECCIÓN DE MODELO MECÁNICO,REVISIÓN DE DISEÑO MECÁNICO Y SUSTITUCIÓN POR VERSIÓN MEJORADA…………………33
ETAPA 4: MAQUINADO DE PIEZAS Y ENSAMBLE DE PROTOTIPO MECÁNICO…………………...35
ETAPA 5: DISEÑO Y DESARROLLO DE CIRCUITOS DE POTENCIA Y CONTROL……………………41
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ETAPA 6: IMPLEMENTACIÓN DE SOFTWARE Y CONTROL ……………………………………………………..43
ETAPA 7: INTEGRACIÓN, PRUEBAS Y MEJORAS EN LA IMAGEN…………………………………….45
CAPÍTULO 4: Análisis Económico………………………...46
MAQUINADO……………………………………………………47
ETAPA DE POTENCIA………………………………………….48
CONTROL………………………………………………………...49
SOFTWARE………………………………………………………50
TOTAL…………………………………………………………….50
CONCLUSIÓN…………………………………………………... 51
GLOSARIO DE TÉRMINOS…………………………………….54
SECCIÓN DE ANEXOS…………………………………………63
NOTAS DE EVALUACIÓN……………………………………...77
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RESUMEN
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Resumen:
A través de la historia, podemos encontrar que el hombre se a preocupado por contrarrestar enfermedades y males que reducen su promedio de vida, y ha buscado los medios para conseguirlo, a consecuencia de esto, surge la medicina y sus diferentes ramas.
El presente trabajo, está enfocado a solventar una necesidad originada precisamente en una de estas ramas, específicamente en el área de rehabilitación, en la cual se enfoca a las extremidades, y dentro de estas, al tobillo, en México no se cuenta con una empresa que haga equipos que proporcionen de forma automática esta rehabilitación, es decir, la terapia correspondiente es dada por un especialista de forma manual.
Lo que se pretende con el presente trabajo, es estudiar el equipo que existe en el mercado (de procedencia europea o de Estados Unidos específicamente), para poder ofrecer una propuesta (con las mejoras que se puedan encontrar) nacional, para solventar esta necesidad.
A partir de este enfoque, se trabaja en el desarrollo de un aparato que pueda ser más conveniente tanto económicamente como efectivo y sencillo en su forma de uso.
Para un mejor desarrollo de este trabajo se realizo un prototipo, el cual mostrará de forma real los inconvenientes que pudieran surgir en su elaboración, así mismo que mostrará resultados tangibles, el nombre de este prototipo es “Aquiles”, con el mismo se realizo una evaluación del estudio económico mas apegada a la realidad, esto es, en cuanto a desperdicio de material en el proceso de maquinación, aplicación de software, compra de componentes.
El resultado afortunadamente satisfactorio, es el que se desarrolla a continuación.
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PROBLEMÁTICA
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Problemática:
En la actualidad hay una gran demanda de servicios en el sector salud, y aunque en el mismo medio se cuenta con personas altamente calificadas y equipo especializado, no siempre satisfacen la demanda, hablando en cuestiones de tiempo y calidad.
Tomando el enfoque en la cuestión de tiempo, lo que más se escucha, es que las citas que proporcionan los médicos, son en lapsos de tiempo muy prolongados, y esto no es a razón del médico en si, sino a razón de lo saturado de la agenda de los mismos y hablando en términos de calidad, lo que más se escucha es que hay más gente de la que pueden tratar, en balance con el número de personas que atienden y por consecuencia, la calidad en el servicio disminuye.
Se han mencionado las diferentes áreas en general, porque la problemática no se encuentra arraigada en un área en específico, pero para poder atacar este problema, no se puede ver desde un enfoque global; por lo que para el caso presente se tendrá que delimitar un caso en específico y este entrará en el área de rehabilitación de articulaciones y aun más específico, será para el tobillo.
Para adentrarnos en la problemática de una forma más específica, se tiene que hacer mención de las situaciones que nos llevan a tomar la decisión de tomar esta área. Observando los diferentes equipos y aparatos que auxilian a la medicina en sus diferentes áreas, nos encontramos con que el área de rehabilitación (no de forma específica, pero sí de manera muy notoria) el equipo con el que se cuenta en México, en su mayoría, es de procedencia extranjera, y haciendo un estudio más a fondo, se encontró que entre los beneficios que ofrecen está la eficacia, pero el precio a pagar es elevado.
Estos dispositivos, tienen ciertas carencias, las cuales, analizando con más detenimiento, se considerara, que con el presente trabajo se podrá hacer mejoras del mismo.
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OBJETIVO
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Objetivo:
Desarrollar un dispositivo automático capaz de dar rehabilitación al tobillo humano de una forma eficaz y fácil de usar.
Para cumplir este objetivo, tendremos que definir algunos objetivos particulares, los cuales nos ayudarán a cumplir nuestro objetivo general. Entre ellos tenemos:
1.- Para poder plantear una solución a la problemática mencionada, es importante darle una base que sustente la necesidad mencionada, por lo cual, en primer lugar se procedió a la búsqueda de información, para tener una mejor perspectiva de lo que se pretende alcanzar con el proyecto y así mismo, tener una visión más clara, basada en estadísticas y opiniones de personas que se encuentran involucradas en esta área.
2.- Una vez con la información recaudada, lo que se vio pertinente, fue delimitar los horizontes alcanzables, esto es: ya vistas las diferentes áreas de la rehabilitación, se eligió específicamente un punto de trabajo, en este caso el tobillo.
3.- Ahora, teniendo una visión más clara, comparando los productos existentes en el mercado y analizando los mecanismos y movimientos que estos proporcionan, contra los movimientos que una sesión de rehabilitación requeriría, fijamos un punto de partida, para diseñar un modelo que pudiera satisfacer las necesidades de dichas sesiones de una manera eficaz, esto es, crear un mecanismo que no solo mejore los movimientos que los otros dispositivos ya existentes proporcionan, sino que también proporcionar otros más de los cuales carecen o se encuentran limitados.
4.- Al mismo tiempo que se diseña el modelo mecánico, se tuvo en cuenta la cuestión de control, en la cual, se observo bajo que parámetros mecánicos se estaba trabajando y qué tipo de actuadores se iban a utilizar, por lo cual se busco una forma de control con la cual se pudieran integrar. Así mismo, se diseñarán los circuitos impresos, de forma independiente a la alimentación y el control; esto para realizar las pruebas pertinentes, las cuales en el caso de la alimentación, proporcionaran una señal adecuada, al mismo tiempo que la carga suficiente para el trabajo optimo de los actuadores, sin afectar el control además las pruebas irán enfocadas a la velocidad de respuesta y a la probabilidad de dejar espacio para mejoras e implementación de nuevos dispositivos para optimizar la forma de este control.
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JUSTIFICACIÓN
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Justificación:
Una área muy importante dentro de la medicina es la de rehabilitación, en México los rehabilitadores para extremidades (brazos y piernas) no han evolucionado, de tal forma que la mayoría de equipos de este tipo necesitan ser manipulados durante todo el proceso por una persona de forma manual, esto se debe a que los equipos automáticos y programables (que sí existen y son eficientes) son poco usados debido a que son hechos en Europa y su costo es elevado.
Por tanto, la creación en México de un rehabilitador automático inteligente sería rentable debido a que actualmente no hay competencia significativa si se logra bajar los costos de producción y hacer el equipo accesible para la población.
Este proyecto esta visualizado para desarrollarse en el sector privado
Según su área de influencia se destina a ser un producto a nivel nacional.
Su finalidad es sustituir un bien de importación por uno nacional en el mercado correspondiente. Lo que se busca es manufacturarlo en el país, con lo cual se reducirán costos y se pueda implementar tecnología de alto nivel para ser competitivo.
Se busca que la producción no sea única, de hecho la visión es producir rehabilitadores para todas las extremidades del cuerpo pero de inicio se busca entrar en el mercado solo con el que presentamos en este momento.
Para clasificar el proyecto según su tamaño se tomara en cuenta que como está destinado a ser un producto de distribución a nivel nacional tendrá una inversión significativa para crear los prototipos y se buscará el apoyo económico dentro del sector salud para que la inversión destinada a la producción para su venta y distribución ya sea considerable.
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Capítulo 1
“Estudio Del Estado Del Arte”
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1.1 Historia:
La especialidad del médico rehabilitador
La especialidad del médico rehabilitador surgió después de la segunda guerra mundial, a raíz de la gran cantidad de personas que resultaron con problemas de salud muy particulares. Desde entonces, es mucho lo que se ha avanzado, y hoy el médico rehabilitador es parte esencial en pacientes con problemas en el aparato locomotor.
En desarrollo
En rehabilitación hay una patología neurológica, sobre todo la que es de origen medular, que aun está en desarrollo y no es muy conocida en el país. Sin embargo, es una de las áreas más importantes del médico rehabilitador
Los médicos rehabilitadores también han incursionando en la parte de autonomía en los pacientes con lesiones medulares. Uno de los avances es la reacción funcional del miembro superior tetrapléjico, o sea, un paciente que no puede mover correctamente las extremidades. A ellos se les ha practicado, asociados con un cirujano reconstructivo, cambio de lugar de músculos y tendones y se ha conseguido devolverle su autonomía.
Jean-Andre Venel estableció el primer instituto ortopédico en 1780, que era el primer hospital dedicado al tratamiento de las deformidades esqueléticas de los niños. Algunos lo consideran el padre de la ortopedia o el primer ortopedista verdadero en la consideración del establecimiento de su hospital y por sus métodos publicados.
Antonius Mathysen, cirujano militar holandés, inventó el yeso de París fechado en 1851.
Como pasa en otros campos de la Medicina, muchos progresos en la cirugía ortopédica resultaron por experiencia durante tiempos de guerra. En los campos de batalla de la Edad Media, los heridos fueron tratados con vendajes empapados en sangre de caballos (que al secarse se ponen tiesos, aunque es antihigiénico). La tracción y los entablillamientos fueron desarrollados durante la Primera Guerra Mundial. El uso de clavos endomedulares para tratar las fracturas del fémur y de la tibia fueron iniciados por el Dr. Kunchner de Alemania. Esto diferenció sensiblemente la velocidad de la recuperación de los soldados alemanes heridos durante la Segunda Guerra Mundial y condujo a una adopción más extensa de la fijación intramedular de fracturas en el resto del mundo.
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Sin embargo, la tracción era el método estándar para tratar fracturas del fémur hasta los últimos años, en que el grupo de Seattle Harborview popularizó la fijación endomedular sin abrir la fractura. La fijación externa de fracturas fue refinada por los cirujanos americanos durante la guerra de Vietnam, pero una contribución importante fue hecha por Gavril Ilizarov en la URSS. Le enviaron, sin mucho entrenamiento ortopédico, para ocuparse de soldados rusos heridos en Siberia en los años 50. Sin el equipo necesario, que lo enfrentaron con condiciones que resultaban en no unión, infección y mal alineamiento de las fracturas. Con la ayuda de la tienda local de la bicicleta, ideó fijadores externos con agujas tensadas como los rayos de una bicicleta. Con este equipo, alcanzó la curación, la realineación y alargamiento de un gran número de fracturas.
Toronto (en Canadá), era un centro temprano de la excelencia en cirugía ortopédica, renombrado para el entrenamiento y el desarrollo creativo, puesto que la ortopedia fue definida como especialidad quirúrgica distinta por el cirujano pionero Roberto I. Harris en los años 50. Las generaciones de cirujanos ortopédicos que se gradúan en el programa de la universidad de Toronto han contribuido a muchos de los logros importantes en cirugía ortopédica que han mejorado las vidas de las personas con lesiones óseas y articulares.
Un ejemplo eminente es el trabajo de David L. Macintosh, que inició la primera cirugía acertada para la reconstrucción del ligamento cruzado anterior roto de la rodilla. Esta lesión común y seria en futbolistas, atletas del campo y bailarines había traído invariablemente a una salida temprana de la actividad debido a la inestabilidad permanente. Trabajando especialmente con los futbolistas lesionados, en su papel como cirujano de los deportes para la universidad de Toronto, ideó una manera de reconstruir el ligamento viable de las estructuras adyacentes para conservar fuertes los complejos mecanismos de la articulación de la rodilla, y restaura la estabilidad a través de su intervalo de movimiento, confiriendo una articulación completamente funcional. Esto, por primera vez en la historia, podría permitir confiablemente que el atleta vuelva a las demandas deportivas (incluso profesionalmente) o el baile después de un período de rehabilitación. Las dos variantes principales de esta reparación que Macintosh desarrolló en los años 60 y los años 70 para el ligamento cruzado anterior roto son las operaciones realizadas hoy.
Aunque había muchos precursores, el Reemplazo total de cadera moderno se asocia a sir Jhon Charnley en Inglaterra (años 60). Encontró que las superficies comunes se podrían sustituir por metal o implantes de polietileno de alta densidad fijados al hueso por cemento metíl metacrilato. Pero desde Charnley han sido continuas las mejoras en el diseño y la técnica del reemplazo común (artroplastia), con muchos contribuidores, incluyendo W.H. Harris, el hijo del índice de refracción Harris, que con su equipo en la Universidad de Harvard inició técnicas
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de artroplastia no cementada con la integración del hueso directamente al implante.
Los reemplazos de la rodilla que usaban tecnología similar fueron comenzados por Macintosh en pacientes con artritis reumatoide, y más adelante por Gunston y Marmor para la osteoartritis, en los años 70. El reemplazo condilar moderno de la rodilla total fue desarrollado por el Dr. Jhon Insall y el Dr. Chitranjan Ranawat en Nueva York. El reemplazo monocompartimental de rodilla, en el cual solamente un compartimiento de una rodilla artrítica se sustituye, es una operación más pequeña y ha llegado a ser popular recientemente. Los reemplazos comunes están ahora disponibles para muchas otras articulaciones llevadas en hombro, codo, muñeca, dedos y tobillo.
La tendencia ahora está a la cirugía mínimamente invasiva en todas las formas de cirugía ortopédica. Los cirujanos experimentales están aplicando la técnica en traumatología, columna (para la hernia discal, artroplastia de cadera, y a los problemas de dolor de mano y pie. La cirugía común del reemplazo cirugía reconstructiva, ha diferenciado de forma enorme a la calidad de vida para los pacientes con dolor y artritis comunes.
Particularmente importante para los atletas lesionados es el uso de herramientas artroscópicas desarrolladas por el Dr. Watanabe de Japón, realizando con mínima invasión cirugía del cartílago y reconstrucciones del ligamento cruzado roto. Los pacientes intervenidos de esta forma se recuperan más rápido y sin requerir hospitalización. La operación más común realizada por la mayoría de los cirujanos ortopédicos en esta técnica es la menisectomia parcial, o retiro de un fragmento de cartílago roto.
Algunos niños desarrollan la curvatura de la espina dorsal (escoliosis), que si no es tratada puede progresar y dar lugar a la deformidad del <<jorobado>>, que conduce a problemas del pulmón y a muerte temprana. La cirugía de la escoliosis fue revolucionada por la introducción del Dr. Harrington de las barras de gancho, que podrían mantener recta la columna vertebral bastante tiempo para que una fusión del hueso se realice. Las técnicas modernas y los implantes son diferentes pero iguales en su principio.
Los niños tienen problemas especiales con condiciones músculo esqueléticas y han sido un foco de ortopedia desde Hippocrates. Los cirujanos ortopédicos tratan condiciones que limitan tales como pie zambo o chapín y la displasia o luxación del desarrollo de la cadera, así como infecciones en huesos y articulaciones en niños de todas las edades. Los huesos fracturados son un problema especial en niños porque todavía están creciendo. Las técnicas para tratar fracturas del adulto tienen que ser modificadas en los niños.
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Aunque la cirugía ortopédica es notablemente acertada en tratar el dolor y la restauración de la función, a veces presenta complicaciones en un pequeño proporción de los pacientes. Algunas son la infección post quirúrgica del hueso y el desarrollo de coágulos de sangre trombosis venosa profunda en miembros, dañando o limitando la función. Éstas son áreas de mucho interés en la investigación. Las indicaciones de la cirugía ortopédica tienen que ser consideradas siempre cuidadosamente. Un consentimiento informados de los riesgos y de las ventajas del tratamiento propuesto es esencial.
1.2 Tecnología:
Para poder llevar a cabo el desarrollo de este rehabilitador, se necesitarán integrar varias tecnologías. En el caso de la HID o dispositivo de interfaz humana, que no es otra cosa que un dispositivo que te permita comunicarte con la computadora y con el rehabilitador, será un PIC; la comunicación será vía USB y controlada por Visual Basic, pero antes de desarrollar este rehabilitador, conozcamos un poco de estas tecnologías por separado, de las cuales se hablará brevemente a continuación.
1.2.1 USB:El Universal Serial Bus (bus universal en serie) fue creado en 1996 por siete
empresas: IBM, Intel, Northern Telecom, Compaq, Microsoft, Digital Equipment Corporation y NEC.
El estándar incluye la transmisión de energía eléctrica al dispositivo conectado. Algunos dispositivos requieren una potencia mínima, así que se pueden conectar varios sin necesitar fuentes de alimentación extra. La mayoría de los concentradores incluyen fuentes de alimentación que brindan energía a los dispositivos conectados a ellos, pero algunos dispositivos consumen tanta energía que necesitan su propia fuente de alimentación.
Los concentradores con fuente de alimentación pueden proporcionarle corriente eléctrica a otros dispositivos sin quitarle corriente al resto de la conexión (dentro de ciertos límites).
El diseño del USB tenía en mente eliminar la necesidad de adquirir tarjetas separadas para poner en los puertos bus ISA o PCI (véase figura 1), y mejorar las capacidades plug-and-play permitiendo a esos dispositivos ser conectados o desconectados al sistema sin necesidad de reiniciar. Cuando se conecta un nuevo dispositivo, el servidor lo enumera y agrega el software necesario para que pueda funcionar.
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El USB puede conectar periféricos como mouse, teclados, escáneres, cámaras digitales, impresoras, discos duros, tarjetas de sonido y componentes de red. Para dispositivos multimedia como escáneres y cámaras digitales, el USB se ha convertido en el método estándar de conexión. Para impresoras, el USB ha crecido tanto en popularidad que ha empezado a desplazar a los puertos paralelos porque el USB hace sencillo el poder agregar más de una impresora a un ordenador personal.
Figura 1.- Tarjeta PCI-USB 2.0
En el caso de los discos duros, el USB es poco probable que reemplace completamente a los buses como el ATA (IDE) y el SCSI porque el USB tiene un rendimiento un poco más lento que esos otros estándares. El nuevo estándar Serial ATA permite tasas de transferencia de hasta aproximadamente 150/300 MB por segundo.
Sin embargo, el USB tiene una importante ventaja en su habilidad de poder instalar y desinstalar dispositivos sin tener que abrir el sistema, lo cual es útil para dispositivos de almacenamiento desinstalables. Hoy en día, una gran parte de los fabricantes ofrece dispositivos USB portátiles que ofrecen un rendimiento casi indistinguible en comparación con los ATA (IDE).
Figura 2.- Adaptador de mouse USB a PS/2El USB no ha remplazado completamente a los teclados AT y mouse PS/2,
pero virtualmente todas las placas base de PC traen uno o más puertos USB. El estándar USB 1.1 tenía dos velocidades de transferencia: 1.5 Mbit/s para teclados, mouse, joysticks, etc., y velocidad completa a 12 Mbit/s. La mayor ventaja del estándar USB 2.0 es añadir un modo de alta velocidad de 480 Mbit/s. En su velocidad más alta, el USB compite directamente con FireWire.
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Las especificaciones USB 1.0, 1.1 y 2.0 definen dos tipos de conectores para conectar dispositivos al servidor: A y B. Sin embargo, la capa mecánica ha cambiado en algunos conectores. Por ejemplo, el IBM UltraPort es un conector USB privado localizado en la parte superior del LCD de los ordenadores portátiles de IBM. Utiliza un conector mecánico diferente mientras mantiene las señales y protocolos característicos del USB. Otros fabricantes de artículos pequeños han desarrollado también sus medios de conexión pequeños, y una gran variedad de ellos han aparecido. Algunos de baja calidad.
Una extensión del USB llamada "USB-On-The-Go" permite a un puerto actuar como servidor o como dispositivo – esto determina por qué lado del cable está conectado al aparato. Incluso después de que el cable está conectado y las unidades se están comunicando, las 2 unidades pueden "cambiar de papel" bajo el control de un programa. Esta facilidad está específicamente diseñada para dispositivos como PDA, donde el enlace USB podría conectarse a un PC como un dispositivo, y conectarse como servidor a un teclado o mouse. El "USB-On-The-Go" también ha diseñado 2 conectores pequeños, el mini-A y el mini-B, así que esto debería detener la proliferación de conectores miniaturizados de entrada.
1.2.2 Microcontroladores PIC:
Los 'PIC' son una familia de microcontroladores tipo RISC fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado por la división de microelectrónica de General Instruments.
El nombre actual no es un acrónimo. En realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se utiliza como Peripheral Interface Controller (Controlador de Interfaz Periférico).
El PIC original se diseñó para ser usado con la nueva UCP de 16 bits CP16000. Siendo en general una buena UCP, ésta tenía malas prestaciones de E/S, y el PIC de 8 bits se desarrolló en 1975 para mejorar el rendimiento del sistema quitando peso de E/S a la UCP. El PIC utilizaba microcódigo simple almacenado en ROM para realizar estas tareas; y aunque el término no se usaba por aquel entonces, se trata de un diseño RISC que ejecuta una instrucción cada 4 ciclos del oscilador.
En 1985, dicha división de microelectrónica de General Instruments se convirtió en una filial y el nuevo propietario canceló casi todos los desarrollos, que para esas fechas la mayoría estaban obsoletos. El PIC, sin embargo, se mejoró con EPROM para conseguir un controlador de canal programable. Hoy en día multitud
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de PICs vienen con varios periféricos incluidos (módulos de comunicación serie, UARTs, núcleos de control de motores, etc.) y con memoria de programa desde 512 a 32.000 palabras (una palabra corresponde a una instrucción en ensamblador, y puede ser 12, 14 o 16 bits, dependiendo de la familia específica de PICmicro).
Figura 3.- Microcontrolador PIC18F84A
1.2.3 Visual Basic:
Visual Basic es un lenguaje de programación desarrollado por Alan Cooper para Microsoft. El lenguaje de programación es un dialecto de BASIC, con importantes añadidos. Su primera versión fue presentada en 1991 con la intención de simplificar la programación utilizando un ambiente de desarrollo completamente gráfico que facilitara la creación de interfaces gráficas y en cierta medida también la programación misma.
Visual Basic fue discontinuado por Microsoft hace ya varios años. Muchos programadores están migrando a Real Basic o hacia Delphi que es un entorno de desarrollo mas avanzado y mucho mas actual (ultima edición en 2007 y con planes anunciados hasta el 2009). Microsoft propone abandonar el desarrollo en Win32 y pasar al Visual Basic.NET que presenta serias incompatibilidades con el código Visual Basic existente.
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Figura 4.- Visual Basic 6.0:
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1.3 Productos que se pueden encontrar actualmente en el mercado.
Producto 1
Figura 5.- Producto1
En este producto se puede observar que el aparato sólo proporciona un tipo de movimiento y que este tiene que ser controlado por una persona especialista.
Producto 2
Figura 6.- Producto2
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En este aparato como se puede observar, no proporciona ningún movimiento, sólo coloca la extremidad a una altura necesaria para que el especialista proporcione el movimiento.
Producto 3
Figura 7.- Producto3
Este producto ofrece movimientos circulares bien definidos y el sistema mecánico esta diseñado para mover el peso del pie con relativa facilidad, mezcla dos movimientos y tiene que ser usado de forma manual.
Producto 4
Figura 8.- Producto 4(vista completa) Figura 9.- Producto 4
En este producto se tiene que los movimientos ya están motorizados pero no están bien definidos los rangos que se manejaran y no tienen un dispositivo que pueda delimitarlos por lo que todo el tiempo de la terapia es necesario que un especialista este supervisando las rutinas de rehabilitación necesarias.
Producto 5
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Figura 10.- Producto 5
Este es el mejor producto que se encontró en el mercado, se trata de un aparato que genera movimientos circulares teniendo como eje el tobillo, limitados por las dimensiones del aparato, es automático y controlado con un teach-pendant, a su vez el usuario controla el tiempo y la velocidad bajo parámetros preestablecidos por el fabricante.
Prototipo Aquiles
Figura 11.- Prototipo Aquiles
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Las ventajas que aporta este equipo en comparación con los mostrados anteriormente son:
-Genera que la plataforma proporcione movimientos envolventes al tobillo, con lo cual no tiene limitantes de movimiento, lo que se traduce en una personalización del producto a cada usuario no importando la talla del mismo. A su vez el sistema es capaz de controlar la velocidad y adaptarla a la necesidad de la terapia.
-Es automático, programable y gracias a que puede guardar puntos y con esto trayectorias en el espacio elimina todas las limitantes de movimiento y esfuerzo para dar dicho movimiento que los otros aparatos presentados anteriormente no han logrado solucionar, además de reproducir los movimientos que el especialista proporciona bajo el tiempo que es necesario.
-Cuenta con un software de control y puede además de esta modalidad ser utilizado de forma manual.
-Los productos que se mencionan son de origen europeo por lo que los aranceles generan que el precio se eleve, nuestro producto al ser mexicano y bajo las características de producción calculadas reduce los costos y lo hace mucho mas accesible, a su vez, al ser producido en el país no tiene la problemática de el mantenimiento o el tiempo de espera de la garantía.
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Capítulo 2
“Análisis del sistema actual”
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Análisis de Productos en el mercado.
Para poder saber si el proyecto es viable, debemos balancear las ventajas y desventajas con las que el producto cuenta con respecto a los ya existentes en el mercado, por lo cual analizaremos cada uno:
Producto 1
Figura 6.- Soporte para rehabilitación manual
A partir de la figura 6 con la simple observación encontramos que no hay necesidad de hacer un estudio mecánico de este producto ya que no proporciona ningún movimiento, sólo da un soporte al paciente y una posición de la articulación adecuada para que el terapista realice los movimientos de la terapia en forma manual, por lo mismo, no se puede hablar de cuestiones electrónicas y programación ya que por su simplicidad no es necesario.
Se toma este producto en cuenta ya que es uno de los más básicos en el mercado y nos permite ver de una forma general los movimientos necesarios y trayectorias que la terapia requiere.
Tampoco se toma en cuenta el precio del producto (aunque este sea bajo), ya que no hay punto de comparación con productos más sofisticados, pues no proporciona todas las ventajas que estos productos (los más sofisticados actualmente) dan.
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Producto2
Figura 10.- Kinetec 5190
A continuación se evaluará el producto conocido en el mercado como Kinetec 5190, se decidió evaluar este producto ya que es el que más beneficios aporta en comparación con los otros productos que están enfocados a la misma terapia. A continuación se mostrará en la figura 12 los movimientos que proporciona:
Figura 12.- Movimientos Kinetec 5190
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Como se puede observar, están marcados los ángulos α, β, γ, los cuales estudiaremos de forma independiente ilustrándolo con las figuras siguientes:
Figura 13 Desplazamiento sobre el ángulo α (abducción)
Figura 14.- Desplazamiento en el ángulo β (flexión y una dorsiflexión)
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Figura 15.- Desplazamiento en el ángulo γ (varus y valgus)
En el desplazamiento α el Kinetec 5190 proporciona una abducción de 25°, en el desplazamiento β una flexión y una dorsiflexión de 40° y 30° respectivamente, en el desplazamiento γ un valgus y un varus de 25° cada uno.
Figura 16.- Análisis de los movimientos en conjunto del Kinetec 5190
En la figura 16 se muestra el estudio realizado a los desplazamientos que se obtienen conjuntamente del aparato en cuestión, de lo cual, las principales observaciones que arrojaron los resultados de dicho estudio, son las siguientes:
De lo mostrado gráficamente en las figuras 13, 14 y 15 de primera impresión se tendría que el Kinetec 5190 proporciona todos los movimientos necesarios para una terapia estándar, no obstante como se muestra en la figura 16, después de estudiar los movimientos y realizar las pruebas geométricas
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correspondientes, se encontró la ubicación del centroide, y que este correspondía a la posición del tobillo, teniendo esto como desventaja que el centroide natural de los desplazamientos que realiza el tobillo humano no se localiza exactamente en la articulación ósea correspondiente, sino desplazado a una distancia “x” (esto dependiendo de las dimensiones óseas de cada individuo) de esta posición.
De la hoja de especificaciones se puede obtener la información de la velocidad que este producto proporciona, así se muestra que tiene a escoger 10 configuraciones posibles para su velocidad, lo cual limita este producto, ya que el paciente tiene que estar en una fase de rehabilitación en la cual los movimientos que necesite estén dentro de este rango de velocidades (la duración por ciclo, va desde 1.2 minutos a 2.2 minutos).
Por otro lado se tiene que considerar los modos de programación disponibles, el Kinetec cuenta con 10 ajustes posibles para regular la velocidad del ciclo, también el rango de movimiento; la desventaja que tiene es que las configuraciones son fijas y no se puede obtener variantes si fueren requeridas.
Por último se tiene la mayor desventaja, y es el precio de adquisición que oscila entre los $7,206.60 y $10,873.00 dólares, esto sí es adquirido en el país productor (USA y países europeos principalmente), mas los respectivos gastos de envío y reiterando que si fuera necesario darle mantenimiento o hacer válida alguna garantía por falla o defecto de fabricación, el producto tendría que enviarse al país del cual fue importado, con lo cual se denota una inversión de tiempo y un cargo extra para el usuario.
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Capítulo 3
“Desarrollo”
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Descripción de las etapas en secuencia cronológicas que se tuvieron para el desarrollo del proyecto “Aquiles”.
ETAPA 1: “PLANTEAMIENTO”
En esta primera etapa, se da un enfoque al proyecto, basado en las diversas propuestas planteadas de inicio (rehabilitación de distintas articulaciones), optando por la articulación del tobillo ya que en esta es donde se veían mayores posibilidades de desarrollo. Y se busca que se cubriera las necesidades más importantes, a su vez se empieza la investigación de las necesidades reales en las áreas de aplicación.
ETAPA 2: Investigación de mercado
Una vez que se tuvo una idea de lo que se quería hacer, lo correspondiente era clarificarla, esto es, empezar a buscar en el mercado los productos que pudieran relacionarse con el objetivo que se esta buscando, esto para tener una mejor visión de los horizontes que se podrían alcanzar y empezar a justificar el proyecto. El estudio de mercado se enfoco principalmente en los siguientes factores específicos, que son primeramente el costo de adquisición del rehabilitador, este incluyendo el mantenimiento y disponibilidad en el país, segundo las ventajas y desventajas que presentaban los mismos (véase capítulo 2).
Los resultados entregados con respecto al primer factor, fue que los costos de adquisición eran elevados, primeramente, porque en México no se desarrollan estos dispositivos y segundo por que los gastos de importación son elevados ya que los dispositivos son fabricados en otros países principalmente de origen estadounidense y europeo; por lo cual se puede deducir que los costos por mantenimiento se incrementan por el hecho de que tiene que venir gente especializada desde Europa o Estados Unidos o bien, enviar el producto y esto toma mucho tiempo por lo que no resulta tan ventajosa su adquisición.
ETAPA 3: Selección de modelo mecánico, Revisión de diseño mecánico y sustitución por versión mejorada.
Al adentrarse en la problemática, se tuvo una propuesta mecánica para obtener los movimientos que los productos ya existentes proporcionaban (véase figura 17), cuando se lograron obtener esos movimientos se tuvo la necesidad de evaluarlos para ofrecer un mejor producto, para esto se presentó el modelo primario ante especialistas, quienes hicieron mención de las limitantes que ya hemos visto de los aparatos existentes y por consiguiente del primer modelo planteado fue descartado, por tanto, se tuvo que buscar una mejor opción para el
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desarrollo del prototipo, con lo que caímos en la visión de que el modelo Stewar (robot paralelo figura 19) podría satisfacer las mejoras necesarias que estábamos buscando y al presentarlo, efectivamente, las personas que nos estaban aportando criticas apoyaron a que era la mejor opción.
Figura 17.- Primer modelo mecánico a considerar
Figura 19.- Cinemática del proyecto Aquiles
Los desplazamientos que proporciona el producto Aquiles como se muestra en la figura 19, están directamente definidos por las dimensiones máximas de usuario propuestas para este desarrollo con lo cual se obtienen los máximos desplazamientos correspondientes (talla 30). Estas dimensiones no afectan ni se
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tiene que hacer ajustes al equipo si se utiliza en un usuario con una talla menor, ya que el modelo con el que se está trabajando proporciona movimientos envolventes, los cuales están en función de la talla del usuario y viceversa, con lo cual proporcionamos la primer mejora importante con respecto a los productos analizados anteriormente.
Figura 19.- Modelo mecánico final
ETAPA 4: Maquinado de piezas y ensamble de prototipo mecánico
En esta etapa se hizo la revisión de los planos y ajustes necesarios para el diseño, se calcularon las medidas del aparato tomando como referencia los desplazamientos máximos que se necesitan mecánicamente para un rendimiento óptimo, con la finalidad de que el proyecto Aquiles pudiera tener un prototipo físico, se tuvieron que utilizar materiales que redujeran el costo final y a su vez, se localizó un establecimiento que proporcionó la maquinaria necesaria para poder elaborar las piezas, al personal de este establecimiento se le fue presentada nuestra propuesta de materiales a usar para que nos dieran críticas y aportaciones para mejorar los mecanismos que habíamos diseñado.
El proceso de maquinado fue el siguiente (basado en planos, véase apéndice):
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Figura 20.- Selección de material
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Figura 21.- Dimensionamiento del material
Figura 22.- Proceso de maquinado, etapa 1
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Figura 23.- Proceso de maquinado Etapa 2
Figura 24.- Proceso de maquinado Etapa 3
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Figura 25.- Proceso de maquinado Etapa 4
Figura 26.- Proceso de maquinado Etapa final
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Las imágenes siguientes muestran el proceso de ensamblado.
Figura 27.- Acoplamiento de rodamientos para articulación libre y ensamble de articulación subactuada.
Figura 28.- Ensamble de articulación libre y fijación de articulación subactuada en la plataforma de movimiento.
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ETAPA 5: Diseño y desarrollo de circuitos de potencia y control.
En esta etapa se realizaron los cálculos de alimentación que serían requeridos basándonos en el rango de carga máxima y carga mínima necesaria, y calculando sobre la tolerancia de alimentación una fase de autoprotección que garantice una vida útil mayor, se seleccionaron los elementos necesarios en base al manual de semiconductores de “Motorola” (véase diagramas en apéndice).
Posteriormente se realizaron pruebas sobre el programa de simulación “Isis” de Proteus teniendo como base un sistema mínimo calculando los puertos y periféricos necesarios para el mismo y dándole las cargas y elementos a controlar (véase anexo sistema mínimo de control).
A su vez se utilizó el “ares” del mismo programa para diseñar las pistas para el impreso de cada tarjeta, como se está en el desarrollo del prototipo se optó por diseñar tarjetas independientes para potencia y control, con lo que se pudo realizar pruebas independientes y asegurar un mejor funcionamiento.
Figura 28.- Circuito impreso de sistema mínimo
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El diagrama siguiente muestra la secuencia lógica que sigue la señal de VCD y cómo fue acondicionada para obtener una señal adecuada en VCD con una fase de autoprotección y una intensidad de la corriente adecuada para alimentar los motores:
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ETAPA 6: Implementación de software y control
Durante esta etapa, se seleccionó cuidadosamente, el software a usar, ya que se necesitaba principalmente facilidad para el uso del programa y versatilidad.
En el caso de la programación del PIC, se seleccionó el Pic Basic Pro 2.47 junto con el Microcode Studio Plus 3.0.0.0, ya que estas paqueterías trabajan en conjunto y son fáciles de usar.
En el caso de la interfaz visual, se usó la plataforma de Visual Basic 6, ya que nos facilita usar a placer las DLL de Windows, en las cuales se encuentra el uso del USB, además que como su nombre lo dice, es 100% visual, lo que permite crear una interfaz visual, de una forma mas práctica y estética.
Figura 29.- Interfaz visual basada en la plataforma de Visual Basic 6.
El diagrama siguiente muestra el esquema que lleva la programación:
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ETAPA 7: Integración, pruebas y mejoras en la imagen.
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Lo primero para esta etapa fue la integración de la parte mecánica con los circuitos de potencia y de control con lo que se iniciaron las pruebas de desplazamientos, rozamiento y desempeño de los elementos, posteriormente de integraron la parte de los circuitos con el software y se realizaron pruebas de comunicación y reconocimientos de los puertos, así como los tiempos de respuesta, finalmente se integraron las tres faces y se realizaron pruebas de conjunto.
Figura 30.- Pruebas de integración Figura 31.- Adaptación de elementos de mecánica-electrónica. retroalimentación.
Figura 32.- circuitos impresos ya Figura 33.- Interfaces para conexión ensamblados en el sistema directa a la PC.
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Capítulo 4
“Análisis Económico”
Análisis económico:
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En el caso de análisis económico, se tiene que separar el rehabilitador en cinco etapas para su estudio:
1.- Etapa 1: Maquinado
Se hará muy general, lo que significa, que no se darán costos de materia prima, sino el costo total del maquinado junto con la meteria prima.
Número Concepto CantidadCosto Unitario Importe
1 Base 1 $400.00 $400.002 Eslabón 1 3 $60.00 $180.003 Eslabón 2 3 $80.00 $240.004 Vástago de acero 3 $100.00 $300.005 Esfera de acero 3 $130.00 $390.006 Soporte para potenciómetro 3 $15.00 $45.007 Cajas para esfera 3 $120.00 $360.008 Plataforma 1 $160.00 $160.009 Rodamientos 3 $40.00 $120.0010 Tornillo A 12 $0.50 $6.0011 Tornillo B 3 $1.00 $3.0012 Tornillo C 6 $0.30 $1.8013 Tornillo D 6 $0.20 $1.2014 Tornillo E 6 $0.20 $1.2015 Gomas 3 $4.00 $12.0016 Cinchos 12 $1.00 $12.00
Subtotal $2,232.20I.V.A $334.83Total $2,567.03
Tabla 1.- Análisis del maquinado
2.- Etapa 2: Etapa de potencia
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En la etapa de potencia se colocará una tabla detallada, con todos los elementos necesarios para construir la misma.
Número Concepto CantidadCosto Unitario Importe
1 Circuito Impreso 1 $350.00 $350.002 Transistor 1 1 $15.00 $15.003 Transistor 2 1 $30.00 $30.004 Regulador de voltaje 1 $8.00 $8.005 Resistencia 1 3 $5.00 $15.006 Resistencia 2 1 $0.50 $0.507 Transformador 1 $70.00 $70.008 Fusible 1 $5.00 $5.009 Porta Fusible 1 $5.00 $5.0010 Interruptor 1 $7.00 $7.0011 Puente de diodos 1 $15.00 $15.0012 Capacitor 1 2 $10.00 $20.0013 Capacitor 2 3 $0.50 $1.5014 LED 1 $2.00 $2.0015 Resistencia 3 1 $0.50 $0.5016 Cable de Alimentación 1 $15.00 $15.00
Subtotal $559.50I.V.A $83.93Total $643.43
Tabla 2.- Análisis de la etapa de potencia
3.- Etapa 3: El control
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En el caso del control, se pondrá todo lo necesario para controlar el rehabilitador de forma electrónica.
Número Concepto CantidadCosto Unitario Importe
1 PIC 1 $150.00 $150.002 Potenciómetro 3 $11.00 $33.003 Capacitor 1 8 $1.50 $12.004 Capacitor 2 1 $10.00 $10.005 Capacitor 3 1 $5.00 $5.006 Resistencia 1 1 $0.50 $0.507 Resistencia 2 1 $0.50 $0.508 Botón 1 $2.00 $2.009 Base para PIC 1 $15.00 $15.0010 Servomotor 3 $680.00 $2,040.00
11Conector para potenciómetro 3 $50.00 $150.00
12 Circuito Impreso 1 $650.00 $650.0013 LED 6 $2.00 $12.0014 Conector USB 1 $10.00 $10.0015 Cable USB 1 $40.00 $40.00
Subtotal $3,130.00I.V.A $469.50Total $3,599.50
Tabla 3.- Análisis del control
4.- Etapa 4: Software
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Para el caso del software, son todos los programas necesarios para echar a funcionar tanto la parte del PIC, como la aplicación para Windows.
Número Concepto CantidadCosto Unitario Importe
1 Visual Basic Enterprise 1 $2,000.00 $2,000.002 Microcode Studio 3.0.0.0 1 $2,500.00 $2,500.003 Pic Basic Pro 2.47 1 $3,000.00 $3,000.004 Skinner Pro 1 $3,000.00 $3,000.005 True Vision 1 $1,800.00 $1,800.006 Descriptores 1 $2,000.00 $2,000.00
Subtotal $14,300.00I.V.A $2,145.00Total $16,445.00
Tabla 4.- Análisis del software usado
5.- Etapa 5: Total
Aquí solo veremos lo que cuesta construir un rehabilitador.
Concepto TotalesTotal de Maquinado $2,567.03Total de Etapa de Potencia $643.43Total de Etapa de Control $3,599.50Total de Software $16,445.00Total $23,254.96
Tabla 5.- Totales
El costo total está exento del trabajo intelectual que involucra el diseño mecánico, el control electrónico, manufactura y ensamblado y el software del mismo.
Haciendo la aclaración pertinente que el costo referido se involucra un costo total de licencias para software que puede diferirse por equipo, reduciendo el costo en relación producida.
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CONCLUSIONES
CONCLUSIONES:
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Al término del presente trabajo se obtuvieron las siguientes conclusiones a partir de la propuesta, hasta realizar las pruebas y aplicar acabados al prototipo.
- En un principio el proyecto tendía a ser muy ambicioso, ya que abarca varias aéreas de estudio, pudiendo tomar el mismo como interdisciplinario, con lo cual, de primera instancia surgían las críticas y los primeros obstáculos, pero una vez que se aclararon los objetivos, se plantearon las metas y se comenzó a trabajar, los adelantos que se iban logrando hicieron que se tuviera mas apoyo, con lo cual, la primera conclusión que se obtiene es que; mientras se tenga un objetivo fijo y claro y se trabaje en el, el pensar que no hay apoyo no es un impedimento para realizarlo.
- De lo mencionado anteriormente, parte la segunda conclusión, la cual muestra que aunque se estuvieron obteniendo buenos avances con el prototipo, se tuvo que marcar horizontes, esto debido a que; aunque se estaba avanzando, hubo parámetros que no se podían controlar, como el factor tiempo (para el desarrollo) y la inversión, por lo cual había que aterrizar la idea para poder hacerla real, y afortunadamente así se dio.
- También en un principio se planteaba la situación de el desarrollo directo del prototipo y del porque del desarrollo de puntos como el estudio de mercado y comparativa, y gracias a la asesoría recibida, se pudo comprobar en la practica que el desarrollo de estos temas era indispensable obtener las mejoras deseadas.
- En el estudio de la propuesta para el prototipo, hubo un momento muy importante, en el que se tenia que tomar una decisión, se vislumbro que la primera propuesta que se planteó, no alcanzaría los objetivos de inicio, y ya estaba avanzado el estudio de la misma, la decisión radicaba en mantener dicha propuesta o cambiar el modelo mecánico completamente, se optó por la segunda opción y se alcanzaron los objetivos planteados, con lo cual se quiere resaltar la importancia del cambio de ideas, ya que si se hubiera mantenido el modelo de inicio, por pensar en el tiempo invertido en su estudio, no se hubieran logrado los resultados mostrados.
- Como conclusión final, se puede decir que se alcanzaron los objetivos y metas planteadas de inicio. Conforme se dio el desarrollo del presente
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trabajo, surgieron ideas para mejoras, las cuales de la misma manera serían alcanzables, no obstante, como se menciono anteriormente quedaban fuera de los límites alcanzables en tiempo y forma, por lo cual, dichas mejoras merecerían otro estudio posterior, pero para los fines planteados de inicio, el trabajo cubre ampliamente con todos los puntos que se querían lograr.
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GLOSARIO
Abducción (anatomía):
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Un tipo de movimiento de una parte del cuerpo respecto a otra, en dirección transversal, proviene del latín abductio (separación).
Artritis:
Es la inflamación de una articulación, caracterizada por dolor, limitación de movimientos, tumefacción y calor local. Existe otro término que se confunde con la artritis, que es la artrosis la que corresponde a un trastorno degenerativo de la articulación.
Artroplastia:
Reemplazo total de la articulación.
ATA:
Advanced Technology Attachment
Controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos.
BASIC:
Es el acrónimo de Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code; por correspondencia con Thomas E. Kurtz. (traducido al español: "código de instrucciones simbólicas de propósito general para principiantes") y está ligado al nombre de un trabajo sin publicar del coinventor del lenguaje, Thomas Kurtz (el nombre no está relacionado con la serie de C. K. Ogden, Basic English).
Cinemática:
Es la parte de la mecánica clásica que estudia las leyes del movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las causas que lo producen, limitándose, esencialmente, al estudio de la trayectoria en función del tiempo. Cinemática deriva de la palabra griega κινεω (kineo) que significa mover.
Cirugía:
(del griego cheirourgia - lit. "trabajo manual"). Práctica que implica manipulación mecánica de las estructuras anatómicas con un fin médico, bien sea diagnóstico, terapéutico o pronóstico.
Densidad:
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En física el término densidad ( ) es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen, sinónimo de «masa volúmica», y puede utilizarse en términos absolutos o relativos. En términos sencillos, un objeto pequeño y pesado, como una piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano, como un corcho o un poco de espuma.
Displasia:
(del latín ‘mala forma’, malformación) es una anormalidad en el aspecto de las células debido a los disturbios en el proceso de la maduración de la célula. También llamada hiperplasia atípica es una alteración del desarrollo de las células epiteliales y mesenquimatosas, que han experimentado proliferación y alteraciones citológicas atípicas, que afectan a la orientación celular dentro de un epitelio, al tamaño, forma y organización de las células. Esto puede ser el indicativo de un paso temprano hacia la transformación en una neoplasia, es por lo tanto un cambio pre-neoplásico o precanceroso.
Dispositivo:
El término dispositivo se utiliza como sinónimo de aparato.
DLL:
Es el acrónimo de Dynamic Linking Library (Bibliotecas de Enlace Dinámico), término con el que se refiere a los archivos con código ejecutable que se cargan bajo demanda del programa por parte del sistema operativo. Esta denominación se refiere a los sistemas operativos Windows siendo la extensión con la que se identifican los ficheros, aunque el concepto existe en prácticamente todos los sistemas operativos modernos.
EPROM:Son las siglas de Erasable Programmable Read-Only Memory (ROM borrable programable). Es un tipo de chip de memoria ROM inventado por el ingeniero Dov Frohman que retiene los datos cuando la fuente de energía se apaga. En otras palabras, es no volátil.
Escoliosis:
Es la alteración de la columna vertebral caracterizada por una desviación o curvatura anormal en el sentido lateral, en una vista anterior o posterior de la columna.Esguince:
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Es la rasgadura, distensión o estiramiento excesivo de algún ligamento (banda resistente de tejido elástico que une los extremos óseos en una articulación). Se produce debido a un movimiento brusco, caída, golpe o una fuerte torsión de la misma, que hace superar su amplitud normal. También se lo denomina "torcedura" en lenguaje común.
Fisioterapia:
Proviene de la unión de las voces griegas: physis, que significa naturaleza y therapeia, que quiere decir tratamiento. Por tanto, desde un punto de vista etimológico, fisioterapia o physis-therapeia significa “Tratamiento por la Naturaleza”, o también “Tratamiento mediante Agentes Físicos”.
Fractura:
Es la pérdida de continuidad normal de la sustancia ósea. El término es extensivo para todo tipo de roturas de los huesos, desde aquellas en que el hueso se destruye amplia y evidentemente, hasta aquellas lesiones muy pequeñas e incluso microscópicas.
Hernia:
Es la protrusión de un órgano o tejido fuera de la cavidad del cuerpo en que está alojado normalmente. Las hernias más comunes se desarrollan en el abdomen, cuando una debilidad de la pared abdominal genera un hueco, a través del cual aparece la protrusión.
HID:
Human Interface Device. Dispositivo de interfaz física.
IEEE 1394:
(conocido como FireWire -Cable de fuego- por Apple Inc. y como 564646i.Link -i.Eslabón- por Sony) es un estándar multiplataforma para entrada/salida de datos en serie a gran velocidad. Suele utilizarse para la interconexión de dispositivos digitales como cámaras digitales y videocámaras a computadoras.
Interfaz:
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Como principio, el Diccionario de la Real Academia de la Lengua Española define interfaz como una palabra derivada del término inglés “interface”(superficie de contacto) y la define de la siguiente manera: 1. f. Inform. Conexión física y funcional entre dos aparatos o sistemas independientes.
Implante:
Es un material sintético o natural que es introducido en el cuerpo con la intención de sanar, curar o corregir algún problema de salud. Implantes comunes son los tornillos de titanio en los huesos de la pelvis, los silicones en implantes de seno, etc.
Menisectomia parcial:
Retiro de un fragmento de cartílago roto.
Neurológico: Relacionado con los nervios o el sistema nervioso.
Osteoartritis:
Es una enfermedad de las articulaciones en la cual el tejido resbaladizo que cubre los extremos de los huesos en una articulación (cartílago) se descompone y se desgasta. Un cartílago sano permite que los huesos se deslicen uno sobre y otro y ayuda a absorber el impacto del movimiento. Cuando el cartílago se ha deteriorado, los huesos bajo el cartílago se rozan entre ellos, ocasionando dolor, hinchazón y pérdida de movimiento en la articulación. La osteoartritis también puede provocar que:
• Las articulaciones pierdan su forma normal.• Crezcan fragmentos de huesos en los bordes de la articulación.• Trocitos de hueso o cartílago se desprendan y floten dentro del espacio
articular, lo que causa más dolor y daños.
Pantalla de cristal líquido o LCD:
(acrónimo del inglés Liquid crystal display) es una pantalla delgada y plana formada por un número de píxeles en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o reflectora. A menudo se utiliza en pilas, dispositivos electrónicos, ya que utiliza cantidades muy pequeñas de energía eléctrica.Patología:
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Del griego, estudio (logos) del sufrimiento o daño (paethothos), es la parte de la medicina encargada del estudio de las enfermedades en su más amplio sentido, es decir, como procesos o estados anormales de causas conocidas o desconocidas.
Periféricos:
Unidades o dispositivos a través de los cuales la computadora se comunica con el mundo exterior, como a los sistemas que almacenan o archivan la información, sirviendo de memoria auxiliar de la memoria principal.
'PIC':
Son una familia de microcontroladores tipo RISC fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado por la división de microelectrónica de General Instruments.
Polietileno:
El polietileno es químicamente el polímero más simple. Se representa con su unidad repetitiva (CH2-CH2)n. Por su alta producción mundial (aproximadamente 60 millones de toneladas son producidas anualmente (2005) alrededor del mundo) es también el más barato, siendo uno de los plásticos más comunes. Es químicamente inerte. Se obtiene de la polimerización del etileno (de fórmula química CH2=CH2 y llamado eteno por la IUPAC), del que deriva su nombre.
Rehabilitación:
Es el conjunto de procedimientos médicos, psicológicos, sociales, dirigidos a ayudar a una persona a alcanzar el más completo potencial físico (véase fisioterapia), psicológico, social, laboral y educacional compatible con su deficiencia fisiológica o anatómica y limitaciones medioambientales, intentando restablecer o restaurar la salud. La rehabilitación debe actuar tanto en la causa de la discapacidad como en los efectos producidos por la enfermedad, basado en el modelo biopsicosocial, para aumentar la función perdida y así la calidad de vida.
Realimentación:
En teoría de la cibernética y de control, es un proceso por el que una cierta proporción de la señal de salida de un sistema se redirige de nuevo a la entrada. Esto es de uso frecuente para controlar el comportamiento dinámico del sistema.
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RISC (Arquitectura computacional):
(del inglés Reduced Instruction Set Computer), Computadora con Conjunto de Instrucciones Reducido. Es un tipo de microprocesador con las siguientes características fundamentales:
1. Instrucciones de tamaño fijo y presentadas en un reducido número de formatos.
2. Sólo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria por datos.
SCSI:
Acrónimo inglés Small Computers System Interface (Sistema de Interfaz para Pequeñas Computadoras):
Es un interfaz estándar para la transferencia de datos entre distintos dispositivos del bus de la computadora.
Servomotor:
(también llamado Servo) es un dispositivo similar a un motor de corriente continua, que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación y mantenerse estable en dicha posición. Está conformado por un motor, una caja reductora y un circuito de control. Los servos se utilizan frecuentemente en sistemas de radiocontrol y en robótica, pero su uso no está limitado a estos. Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de corriente continua que, si bien ya no tiene la capacidad de control del servo, conserva la fuerza, velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos.
Sistema IDE (Integrated Device Electronics):
Dispositivo con electrónica integrada.
Teach-pendant:
Es un dispositivo de enseñanza para el robot
Tejido cartilaginoso:
Es un tipo de tejido conectivo altamente especializado, formados por células condrogenas (condrocitos y condroblastos), fibras colágenas y elásticas y
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matríz extracelular. El tejido cartilaginoso es parte del esqueleto embrionario. Se llama cartílago a las piezas formadas por tejido cartilaginoso.
Tetraplejia:
Parálisis de los cuatro miembros generalmente a causa de una lesión nerviosa.
Tetrapléjico:
adj. y s. Que padece tetraplejía:
Traumatología:
Especialidad que estudia las enfermedades de los huesos, articulaciones, ligamentos y músculos consecuencia de un accidente y tratables mediante intervención quirúrgica o inmovilización.
Trombosis:
Es un coágulo en el interior de un vaso sanguíneo y uno de los causantes de un paro cardíaco. También se denomina así al propio proceso patológico en el cual un agregado de plaquetas o fibrina ocluye un vaso sanguíneo.
UART:
Son las siglas de "Universal Asynchronous Receiver-Transmitter" (en español, "Transmisor-Receptor Asíncrono Universal"). Este controla los puertos y dispositivos serie. Se encuentra integrado en la placa base o en la tarjeta adaptadora del dispositivo. Existe un chip UART en cada puerto serie.
Unidad Central de Proceso:
Unidad donde se ejecutan las instrucciones de los programas y se controla el funcionamiento de los distintos componentes del ordenador
Universal Serial Bus (bus universal en serie):
Es un puerto que sirve para conectar periféricos a una computadora. Fue creado en 1996 por siete empresas: IBM, Intel, Northern Telecom, Compaq, Microsoft, Digital Equipment Corporation y NEC.
Zambo:
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Es la persona que tiene arqueadas las piernas hacia afuera, con las rodillas más separadas que los pies.
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ANEXOS
ANEXO 1: Tobillo
El movimiento pasivo continuo combinado con fisioterapia, ofrece resultados beneficiosos comparados con la fisioterapia sola en la rehabilitación a corto plazo posterior a una artroplastia total de tobillo.
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Anatomía normal
La articulación del tobillo conecta el pie con la pierna y permite que el pie se mueva hacia arriba y hacia abajo y en un movimiento hacia adentro y hacia afuera.
Hay músculos, tendones y ligamentos que rodean el tobillo suministrando la estabilidad que la articulación que el tobillo necesita para caminar y correr.
Esguince de tobillo tipo I
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La forma más común como se puede lesionar el tobillo es por medio de un esguince y cuando éste se presenta, los ligamentos en el tobillo se estiran o se desgarran parcial o totalmente. El tipo de esguince más común es una lesión por inversión, donde el pie es rotado hacia adentro. Los esguinces de tobillo pueden ir de leves a moderados y severos. El esguince de tobillo tipo I es leve y ocurre cuando se ha presentado un estiramiento o desgarro mínimo en los ligamentos.
Esguince de tobillo tipo II
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El esguince de tobillo tipo II es de nivel moderado y ocurre cuando algunas de las fibras de los ligamentos se han desgarrado completamente.
Esguince de tobillo tipo III
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El esguince de tobillo tipo III es el más severo y ocurre cuando el ligamento completo está desgarrado y se presenta una enorme inestabilidad en la articulación del tobillo.
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ANEXO 2: SERVOMOTOR HS-8O5BB
ANEXO 3: PLANOS DE LAS PIEZAS
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ANEXO 4: Diagrama Electrónico De la fuente de alimentación del sistema.
ANEXO 5: Diagrama Electrónico De Control, Basado En Plataforma PIC
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ANEXO 4: Sugerencia de diseño mecánico
RA0/AN02
RA1/AN13
RA2/AN2/VREF-/CVREF4
RA3/AN3/VREF+5
RA4/T0CKI/C1OUT/RCV6
RA5/AN4/SS/LVDIN/C2OUT7
RA6/OSC2/CLKO14
OSC1/CLKI13
RB0/AN12/INT0/FLT0/SDI/SDA33
RB1/AN10/INT1/SCK/SCL34
RB2/AN8/INT2/VMO35
RB3/AN9/CCP2/VPO36
RB4/AN11/KBI0/CSSPP37
RB5/KBI1/PGM38
RB6/KBI2/PGC39
RB7/KBI3/PGD40
RC0/T1OSO/T1CKI 15
RC1/T1OSI/CCP2/UOE 16
RC2/CCP1/P1A 17
VUSB18
RC4/D-/VM 23
RC5/D+/VP 24
RC6/TX/CK 25
RC7/RX/DT/SDO 26
RD0/SPP0 19
RD1/SPP1 20
RD2/SPP2 21
RD3/SPP3 22
RD4/SPP4 27
RD5/SPP5/P1B 28
RD6/SPP6/P1C 29
RD7/SPP7/P1D 30
RE0/AN5/CK1SPP 8
RE1/AN6/CK2SPP 9
RE2/AN7/OESPP 10
RE3/MCLR/VPP 1
U1
PIC18F4550C1470n
GND
D7
14D
613
D5
12D
411
D3
10D
29
D1
8D
07
E6
RW5
RS
4
VSS
1V
DD
2V
EE3
LCD1LM016L
VCC
GND
12
3
10k
20Mhz
22pF 22pF
OSC
1
OSC
2
GND
LCDPIC18F4550
R110k GND
VCC
OSCILADOR RESETOSC1OSC2
MCLR
MCLR
VCC1
D+3
D-2
GND4
J1
USBCONN
USB
GND
VCC
D+D -
D -D+
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D0D1D2D3D4D5
SCK6
SDA5
WP7
A0 1
A1 2
A2 3
U2
24LC256
R34.7k
R24.7k
GNDGNDVCC
SCK
SDA
MEMORY
SDASCK
GND
VCC
14%
RV4
10k
77
Rehabilitador Para Tobillo Por Movimiento Pasivo(Automatizado)
NOTAS DE EVALUACIÓN.