Galileo Hand - Protesis De Mano Impresa En 3D

GalileoHand es un proyecto desarrollado en Universidad Galileo de Guatemala. Nació a partir de la idea de crear una prótesis de bajo costo, elaborada con impresoras 3D; con archivos disponibles para su libre descarga. La impresión en 3D personal y la colaboración global por Internet han permitido la creación de prótesis de brazo de bajo costo. Existen pocos proyectos abiertos verdaderamente inspiradores colaborando globalmente para crear y mejorar las prótesis mecánicas con impresión 3D.

Con el propósito de mejorar la funcionalidad de las prótesis de mano 3D, la GalileoHand fue diseñada para ser ajustada a prótesis mecánicas convencionales reemplazando el dispositivo terminal usualmente compuesto por garfios o pinzas. Se mantiene el mecanismo de acción tradicional que permite la extensión y flexión de los dedos por medio de movimiento a nivel del hombro. Una mejora importante en este diseño, es el Mecanismo de Bloqueo del Pulgar que permite que el pulgar rote obteniendo tres tipos diferentes de agarres: pinza bidigital, pinza tridigital y pinza lateral. Este instructivo contiene los pasos para imprimir y ensamblar la GalileoHand.

Se require un total de 16 piezas prototipadas para constuir la GalileoHand

• 01.Palm.STL
• 02.Palm_Cap.STL
• 03.Thumb_Palm_Mechanism.STL
• 04.Joint.STL
• 05.Adjust.STL
• 06.Slider_Thumb.STL
• 07.Thumb_Prox.STL
• 08.Thumb_Top.STL
• 09.Index_Prox.STL
• 10.Index_Top.STL
• 11.Middle_Prox.STL
• 12.Middle_Top.STL
• 13.Ring_Prox.STL
• 14.Ring_Top.STL
• 15.Pinq_Prox.STL
• 16.Pinq_Top.STL

Los Archivos .STL se pueden descargar en http://www.thingiverse.com/thing:655432 junto con las instrucciones para el prototipado de cada pieza.

OTROS MATERIALES

• Un resorte de bolígrafo.
• Un remache de 3 x 30 mm (es necesario medirlo y cortar una parte)
• 4 tornillos de 1/8" x 1/2"
• Cordón Elástico 1 mm
• Cordón No-Elástico de Nylon 1 mm
• Filamento (PLA o ABS)

HERRAMIENTAS

• Encendedor
• Tijeras
• Desarmador
• Cuchilla

OPCIONAL

• Cable y cobertor para cambio de velocidades o freno de bicicleta
• Pieza para sujetar el cable de bicicleta
• Tornillo de 8 mm de ancho
• Lima miniatura redonda
• Lija
• Super Glue
• Pinzas
• Aguja capotera

RECOMENDACIONES:

• Antes de armar los dedos, retirae cualquier soporte o residuo de la impresión, verifique que el acabado de las piezas móviles sea óptimo, de lo contrario podría requerir limar o lijar la pieza para suavizar las imperfecciones o ensanchar orificios.
• Si es necesario lijar una pieza y se opaca, al frotarla con un paño humedecido con solvente recupera su brillo

(A) Ejes de Rotación

La GalileoHand funciona por medio de dos ejes de rotación. El primero se encuentra entre la falange distal y la falange proximal y el segundo; entre la falange proximal y la palma.

- Existen dos posibles opciones para formar estos ejes/articulaciones:

- Tornillos que tengan un diámetro de 3 mm máximo,de manera que pueda sujetar las partes exteriores de la pieza.

Filamento de PLA o ABS para formar el eje de rotación. Se recomienda utilizar este material y el método descrito a continuación.

1. Recortar un pedazo de filamento del ancho de la falange distal + 6mm para cada dedo. Introducir el filamento en los agujeros de ambas falanges para unir las dos piezas Imagen 1.
2. Calentar una superficie plana de metal hasta alcanzar la temperatura suficiente para derretir el filamento. Imagen 2.
3. Mientras el filamento está insertado entre la falange proximal y distal, aproximar un extremo del mismo a la superficie de metal caliente para derretirlo (Imagen 3) hasta lograr un diámetro mayor que el orificio externo de la falange distal.
4. Repetir los pasos anteriores en el otro extremo hasta que los extremos derretidos del filamento queden en contacto con la superficie externa del dedo y mantengan el eje de rotación en su posición. Imagen 4
5. Realizar los pasos anteriores para los cinco dedos.

(B) Elásticos en los Dedos

El propósito de los elásticos es ejercer una fuerza para mantener los dedos en una posición natural de apertura. Medida de los Elásticos: Para cada dedo, recortar un trozo de elástico cuya longitud sea igual a la longitud del respectivo dedo + 3 centímetros. Imagen 5 Pasos para Insertar los Elásticos:

1. Realizar un nudo en el extremo superior del elástico.
2. Verificar que no haya ningún residuo que impida el paso del elástico en los orificios de ambas falanges.
3. Introducir elástico en orificio próximo a la uña en la falange distal. Imagen 6
4. Empujar el elástico a través del conducto formado entre las dos falanges, hasta que asome por la base de la falange proximal. Imagen 7 Antes de unir los dedos a la palma, se debe insertar los elásticos dentro de los dedos.

(C) Pasos para Insertar el Hilo de Nylon:

1. Realizar un nudo en el extremo superior del hilo de Nylon

2. Introducir el hilo de Nylon en orificio de la falange distal que permite la flexión. Imagen 8

3.Empujar el hilo de Nylon a través del conducto formado entre las dos falanges, hasta que asome por la base de la falange proximal. Imagen 9 Antes de unir los dedos a la palma, se debe insertar los hilos de Nylon dentro de los mismos. Los hilos permiten realizar el movimiento de flexión de la mano.

(D) Unión de los dedos con la palma

Para esto hay que formar el eje de rotación entre la falange proximal de los dedos y la palma.

1. Cortar un segmento de filamento PLA medido desde el punto A al punto B. Cortar un segundo segmento medido desde el punto C al punto D y finalmente un tercero desde el punto E al punto F. Imagen 10
2. Introducir el extremo del elástico del dedo anular y medio en el agujero G del respectivo receso de la palma. Imagen 11
3. Introducir el filamento de A a B para formar el eje de rotación/articulación entre la falange proximal y la palma del dedo medio y anular.Imagen 12
4. Derretir los extremos del filamento AB Imagen 14 y Imagen 15 siguiendo la misma técnica del primer eje de rotación. Es necesario derretirlo en el espacio entre el dedo medio e indice Imagen 13, para formar dos ejes individuales.
5. Introducir el extremo del elástico del dedo indice en el agujero G del respectivo receso de la palma. Introducir el filamento CD para formar eje de rotación del respectivo dedo. Derretir los extremos del filamento CD siguiendo la misma técnica del primer eje de rotación.
6. Introducir el extremo del elástico del dedo meñique en el agujero G del respectivo receso de la palma. Introducir el filamento EF para formar eje de rotación del respectivo dedo. Derretir los extremos del filamento EF siguiendo la misma técnica del primer eje de rotación. Los dedos deben de quedar de la siguiente manera Imagen 16

(E) Ajuste de los Elásticos

Estirar simultáneamente los elásticos del dedo indice y medio hasta tensar los elásticos. Realizar un nudo para mantener los elásticos tensos. Repetir el proceso uniendo el dedo anular y meñique.Imagen 17

Todos los pasos anteriormente descritos están ilustrados en el video GalileoHand - Fingers Assembly

Para ensamblar el pulgar es necesario seguir los siguientes pasos, algunos ya se describieron en los Steps anteriores.

1. Unir las piezas thumb_Prox.STL y Thumb_top.STL utilizando filamento para formar el eje de rotación.
2. Introducir el cordón elástico para la extensión y cordón de Nylon para la flexión desde la falange distal a la proximal.
3. El cordón de Nylon debe medir la longitud del dedo + 6 cms. Imagen 1
4. Introducir el cordón elástico de manera que atraviese la pieza ThumbPalmUnion.STL pasando por el orificio C. Al atravesar el orificio. imagen 2
5. Introducir el cordón de Nylon de manera que atraviese la pieza ThumbPalmUnion.STL pasando por el orificio A y B hasta llegar a la palma. imagen 3
6. Fijar el Pulgar con la Pieza ThumbPalmUnion.STL utilizando filamento para formar el eje de rotación. Imagen 4
7. Realizar un nudo en el extremo del cordón elástico, logrando que el pulgar permanezca extendido.Imagen 5
8. Ensamblar el mecanismo de bloqueo: para ello se necesita un Resorte pequeño (de bolígrafo), un remache de 3 mm de diámetro y 3 cm de largo y la pieza Slider.STL.
9. Insertar el resorte en el conducto de la pieza ThumbPalmUnion.STL. Imagen 6
10. Colocar la cabeza del remache dentro del resorte hasta comprimirlo de tal manera que el remache pueda entrar en el conducto en su totalidad. Como se muestra en la. Imagen 8
11. Introducir a presión la Pieza Slider entre el Remache y el conducto para controlar el mecanismo de bloqueo Imagen 7
12. Introducir la pieza joint.STL entre la base de la mano y la pieza ThumbPalmUnion.stl de manera que sirva de eje de rotación y habilitar los diferentes tipos de agarre. Imagen 9

Al terminar la protesis debe quedar como se muestra en la imagen 10

GalileoHand - Thumb assembly: Estos pasos son descritos en el video.

Para flexionar los dedos es necesario tensar los hilos de nylon. Se pueden jalar los 5 dedos al mismo tiempo para que la mano cierre completamente la pieza FineClose.STL une los hilos de los dedos para que al tirar del cable de freno de bicicleta los cinco dedos puedan ser flexionados y habilitar cerrar los dedos el tiempo que se desee cerrar los dedos de la prótesis

1. en la Imagen 1 se muestra la pieza FineClose.STL, aquí hay que atravesar los hilos de nylon de los dedos desde el Agujero 3 pasando por el agujero de la pieza Holder.STL 2 y terminando en el agujero 1, como se muestra en la imagen 2 para al finar realizar un nudo para sujetar el hilo.

2. Para que los dedos cierren en sincronía hay ajustar los hilos simplemente rotando la pieza holder.STL la cual es una por cada dedo. Imagen 3

En la imagen 4 se muestran todos hilos de los dedos ya ajustados.

este proceso esta descrito en el video GalileoHand - Adjustment Mechanism to close the fingers