La prótesis propuesta es un sistema de componentes cuya misión es emular algunas de las funciones de una mano humana real, por lo tanto posee muchas articulaciones que permiten el movimiento de estos componentes entre sí para lograr la ubicación adecuada de los mismos en las acciones que se emularan. Estas mismas articulaciones son las encargadas de transmitir la fuerza que el dispositivo ejercerá durante el desarrollo de tales acciones y los componentes del dispositivo deben poseer las formas y aditamentos correspondientes para permitir el adecuado flujo de energía o información [65]. En el numeral anterior (4.3) se establecieron las restricciones dimensionales de algunos de los componentes de la prótesis basadas en la antropometría suministrada en la Tabla 3-3, es esta sección se le dará forma a las articulaciones del sistema que actuaran como las interfaces que permitirán el flujo y utilización de la energía mecánica suministrada por los actuadores, también se establecerá como esta energía llegara a cada componente móvil y por lo tanto como deberá variarse la geometría de las piezas para cumplir este cometido.
4.4.1 Dedos.
Son las principales estructuras transmisoras de fuerza en la acción de agarre. Sus tres eslabones (Falanges) están unidos por medio de articulaciones rotacionales tipo bisagra que como ya se dijo están limitadas al intervalo de desplazamiento angular entre 0º y 90º, y a su vez, toda la estructura rota respecto a la palma de la mano el mismo intervalo de desplazamiento angular ya mencionado. La generación del movimiento en las articulaciones y la manera como llega la potencia hasta cada uno de los eslabones es por medio de un cable que se encuentra ubicado al interior del dedo. La Figura 4.7muestra la forma y disposición de las articulaciones y los conductos por donde pasa el cable actuador en el caso de los dedos índice, corazón, anular y meñique. La Figura 4.8 configuración para el caso del dedo pulgar.
Figura 4.7. Articulaciones entre falanges y conductos para el cable actuador. Solid Works®.
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Figura 4.8. Articulaciones entre falanges y conductos para el cable actuador. Dedo pulgar. Solid Works®.
Por último, la Figura 4.9 presenta la disposición del cable actuador al interior de las falanges de un dedo durante un agarre.
Figura 4.9. Disposición del cable actuador durante un agarre al interior de un dedo. Solid Works®.
4.4.2 Palma de la mano
Para el caso de la prótesis, la pieza que hace las veces de la palma de la mano es el lugar donde todas las demás estructuras se acoplan. Los cinco dedos y el antebrazo están directamente conectados con ella por medio de articulaciones tipo bisagra con pasadores. Además es el lugar escogido para el montaje de los sistemas que permitirán la transmisión de potencia y movimiento a los dedos índice, corazón y pulgar y es la responsable junto con la primera sección del antebrazo de formar la articulación que permite el movimiento de flexo-extensión tal y como en una mano real lo hace la muñeca
En la Tabla 3-7 se muestra que entre los ejes longitudinales de los dedos, excepto el pulgar, se deja una separación angular de 7º. Las Figura 3.33 y Figura 4.5 muestran una primera aproximación para el diseño de la palma donde se aprecia que en los lugares donde las falanges proximales de los dedos índice, corazón, anular y meñique se acoplan a la palma, existe una pequeña inclinación, dicha inclinación se mide respecto a un plano horizontal cuya normal coincide con el eje longitudinal del dedo corazón y cuyo valor corresponde a -7º para el dedo índice, 187º para el dedo anular y 194º para el dedo meñique, todos ángulos medidos en posición normal. También se observa esta pieza correspondiente es hueca, esto con el fin de aprovechar el espacio para la ubicación de los motores que recogen los cables actuadores que accionan las falanges de los dedos mencionados, además, se aprecia otra zona hueca inclinada que sirve de asiento a la falange proximal del dedo pulgar, de allí su condición. La Figura 4.10 muestra como las diferentes estructuras componentes de la prótesis, dedos índice, corazón, anular y pulgar, y el antebrazo están acoplados a la palma. Para el caso de la conexión entre el antebrazo y la palma, además de utilizar el pasador es necesario un sistema de transmisión de potencia, el escogido es un sistema de piñones cónico.
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Figura 4.10. (a) Conexión Palma-Dedos, (b) Conexión Palma-Pulgar, (c) Conexión Palma- Antebrazo. Solid Works®.
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4.4.3 Antebrazo
El diseño del antebrazo se realizó en tres segmentos con el fin de emular la forma original y facilitar dos aspectos importantes relacionados con el funcionamiento propio de la prótesis. Por una parte, implementar un fácil acceso a algunos componentes internos que de otra manera seria muy complejo de obtenerlo y por otra facilitar la conexión que permite el movimiento de prono-supinación del antebrazo y el movimiento de flexo- extensión de la muñeca. La conexión para la flexo-extensión puede verse en la Figura 4.10(c). La Figura 4.11 muestra inicialmente la disposición de los tres segmentos que conforman el antebrazo y la parte (b) la solución mecánica propuesta para la acción de rotación en torno a su propio eje longitudinal (prono-supinación).
Figura 4.11. Segmentos que conforman el antebrazo (a), Conexión y sistema de transmisión de movimiento de rotación (b). Solid Works®.
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