En este proyecto se realizará el diseño de prótesis mecatrónicas de miembro superior e inferior. La de miembro superior será capaz de mover los dedos en forma independiente para realizar movimientos similares a los de una mano humana, realizando actividades tanto de precisión como de fuerza. Actualmente las prótesis de miembro superior, aún las más avanzadas del mundo solamente son capaces de realizar el movimiento de apertura y cierre de la mano completa en forma de pinza, lo cual imposibilita al usuario a realizar operaciones cotidianas sencillas. El sistema de control de la prótesis se hará por medio de señales mioeléctricas obtenidas del muñón de la persona amputada, como lo realizan las prótesis mioeléctricas, pero para lograr el movimiento de las articulaciones de la mano se requiere una mayor cantidad y de señales emitidas por el usuario, por lo cual se utilizará un sistema de reconocimiento de voz para que la prótesis obedezca las órdenes del usuario. Los resultados obtenidos hasta el momento en la línea de investigación para el desarrollo de elementos y productos mecatrónicos aplicados al ser humano, que se logró formar con apoyo de un proyecto PAPIIT previo, permitirán el desarrollo de la prótesis mencionada, ya que se cuenta con la experiencia en el diseño de manos mecatrónicas y brazos con las dimensiones y funcionamiento similares a las requeridas en una prótesis. En el caso de las prótesis de miembro inferior, se cuenta ya con el diseño de una prótesis de rodilla, que al ser policéntrica permite movimientos similares al de una rodilla humana, se realizará el diseño del sistema de control inteligente para la actuación del sistema magnetorreológico con el que cuenta. Actualmente se cuenta con una patente en trámite. Se buscará que los nuevos diseños de la prótesis objeto del presente proyecto se proteja mediante las patentes o registros correspondientes, para realizar la transferencia tecnológica a la(s) empresa(s) interesada(s) en fabricarla y comercializarla, para ponerla así al alcance de las personas amputadas. Por medio de la participación en este proyecto, se espera que se generen cuando menos seis tesis de licenciatura, dos de maestría y una de doctorado.

Debido a los conflictos bélicos, el desarrollo tecnológico en el área de prótesis se ha incrementado significativamente del año 2004 a la fecha, no obstante, los prototipos realizados a nivel mundial siguen sin satisfacer las necesidades de la mayoría de los amputados. Actualmente las mejores prótesis comerciales del mundo funcionan por medio de señales mioeléctricas, tienen una vida útil inferior a los cinco años y su costo es del orden de los cincuenta mil dólares, lo que las deja fuera del alcance del mexicano promedio. Las prótesis que se comercializan en México en su mayoría son mecánicas y sólo algunas personas poseen prótesis mioeléctricas adquiridas en otros países. Estas prótesis mioeléctricas presentan graves problemas de operación y su mantenimiento no se puede realizar en nuestro país. A la fecha se cuenta con la experiencia de dos proyectos PAPIIT, en la primera etapa el objetivo fue iniciar la línea de investigación en el área de prótesis, en la segunda etapa se logró consolidar los conocimientos adquiridos anteriormente, a su vez, se desarrollaron diseños que ofrecen una ventaja competitiva tanto a nivel nacional como internacional, en esta etapa se fabricaron prototipos funcionales para algunos de los proyectos. En esta etapa el objetivo es aplicar la tecnología desarrollada en los proyectos anteriores, así como obtener una familia de productos protésicos que se puedan poner al alcance de las personas amputadas, dentro de la línea de investigación para el desarrollo de elementos y productos mecatrónicos aplicados al ser humano. A continuación se mencionan algunos de estos resultados: ESTUDIO DE PARÁMETROS ERGONÓMICOS Y ANTROPOMÉTRICOS. Se realizaron estudios estáticos y dinámicos de las posiciones y movimientos que se utilizan con mayor frecuencia en las actividades cotidianas. Se obtuvieron datos de dimensiones y fuerzas que serán utilizados en el diseño de las prótesis. ESTUDIO DE MATERIALES CON MEMORIA DE FORMA: Se realizaron experimentos con Nitinol y polímeros electroactivos como medios para actuar los dedos de la prótesis, con los resultados obtenidos hasta el momento, se puede anticipar que los polímeros electroactivos pueden presentar buenos resultados en la actuación de las articulaciones. DISEÑO DE UN BRAZO ROBÓTICO CON DIMENSIONES SIMILARES A UN BRAZO HUMANO: Se diseñó, fabricó y probó un brazo robótico con dimensiones y pesos similares a los de un brazo humano, el actuador es de pinza y tiene movimiento en la muñeca. DISEÑO DE MANOS PARA PRÓTESIS. Se diseñaron, fabricaron y probaron cuatro manos para prótesis con dedos móviles que utilizan distintos medios de transmisión y generación del movimiento. DISEÑO DE UN SOCKET AJUSTABLE. Este diseño se realizó para una prótesis de miembro inferior, su principal característica es que se puede ajustar a los cambios de volumen del muñón y no requiere estar hecho a la medida del paciente. Este diseño se puede extrapolar para utilizarlo en la prótesis de miembro superior. ESTUDIOS DE SEÑALES MIOELÉCTRICAS Y DE VOZ. Se realizaron varios experimentos y se demostró la factibilidad de utilizar la voz para el control de la prótesis, así como de la adecuación de las señales mioeléctricas. Una de las manos diseñadas se controló por medio de la voz con buenos resultados. Los sistemas de reconocimiento de voz no se han utilizado a nivel internacional para controlar sistemas protésicos. CONTROL MIOELÉCTRICO PARA BRAZO MANIPULADOR. Se desarrolló un sistema de control ergonómico para el usuario con el fin de comandar a distancia un brazo manipulador, teniendo como tarea principal el manejar instrumental de laboratorio con sustancias peligrosas como son muestras de agentes infecciosos o sustancias químicas nocivas. PROTOTIPO DE PRÓTESIS MECATRÓNICA DE MANO Y ANTEBRAZO. Se fabricó un prototipo de prótesis de antebrazo y mano con movimiento controlado de muñeca y cinco dedos. Otras tesis desarrolladas en el grupo de trabajo: “DISEÑO DE UNA PRÓTESIS MECATRÓNICA DE MANO” “DISPOSITIVO PARA MANIPULACIÓN DIESTRA ROBOHAND”, “ERGONOMÍA DE MIEMBRO SUPERIOR” “DISEÑO, FABRICACIÓN Y PRUEBAS DE UN PROTOTIPO DE MANO PARA UNA PRÓTESIS DE MIEMBRO SUPERIOR” “APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE INGENIERÍA DEL PRODUCTO EN EL DESARROLLO DE PRÓTESIS” “DISEÑO DE UNA MANO MECATRÓNICA” “DISEÑO DE UN SOCKET AJUSTABLE PARA PRÓTESIS DE MIEMBRO INFERIOR” “DISEÑO DE UN SISTEMA DE BRAZO MECATRÓNICO” “ROBOT ANTROPOMÓRFICO TELEOPERADO DE MIEMBRO SUPERIOR” “DISEÑO DEL CONTROL PARA UNA PRÓTESIS DE RODILLA TIPO POLICÉNTRICA” En el proyecto objeto de la presente solicitud se utilizarán los resultados obtenidos para encontrar los mecanismos, medios de transmisión y generación del movimiento óptimos para el diseño de una prótesis mecatrónica inteligente de miembro superior y de miembro inferior que pueda ser utilizada por personas amputadas para reproducir los movimientos del miembro perdido. Este proyecto contribuirá al desarrollo tecnológico al realizar el diseño de una prótesis con dedos móviles independientes, estas prótesis no existen en el mundo. Asimismo se utilizarán controles por medio de reconocimiento de voz que tampoco se utilizan en prótesis. Se desarrollará una prótesis de miembro inferior con un socket autoajustable cuyas principales ventajas son que se podrán ajustar a las variaciones volumétricas del paciente y que no requiere ser fabricado de forma artesanal. Se trabaja en una rodilla policéntrica que permitirá al amputado caminar, subir y bajar escalones de una manera similar a la natural. Se utilizarán sistemas de inteligencia artificial para la programación de los movimientos de la prótesis de miembro superior y sistemas de socket ajustables para las prótesis de miembro inferior y superior y así permitir al usuario tener un mejor control sobre las mismas.