BC-TES-5893

Vista previa del material en texto

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO
FACULTAD DE LAS CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRÓNICA
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA PRÓTESIS BIÓNICA
ROBOTIZADA PARA PERSONAS DISCAPACITADAS ARRIBA DE
CODO DEL BRAZO DERECHO
TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO ELECTRÓNICO
PRESENTADO POR:
JESÚS RAÚL QUESQUÉN ESQUÉN
ASESOR DE TESIS:
Dr. JULIO ERNESTO QUISPE ROJAS
PERÚ - LAMBAYEQUE
2016
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA PRÓTESIS BIÓNICA
ROBOTIZADA PARA PERSONAS DISCAPACITADAS
ARRIBA DE CODO DEL BRAZO DERECHO
Aprobado por los miembros del jurado:
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA PRÓTESIS BIÓNICA
ROBOTIZADA PARA PERSONAS DISCAPACITADAS
ARRIBA DE CODO DEL BRAZO DERECHO
Elaborado por el bachiller:
CRÉDITOS
CO-ASESOR
ING. ELECTRONICA REYES GARCIA VIOLETA SOLEDAD
ING. BIOMECANICO TEODULO FERNANDEZ PEREZ
AREAS DE INVESTIGACION
Ingeniería Electrónica
Ingeniería Mecánica
Ingeniería Computación e Informática
Ingeniería Biomédica
Ingeniería Biónica
DEDICATORIA
Quiero dedicar este proyecto ante todo a Dios por permitirme
lograr cada uno de mis objetivos con salud y tranquilidad, a mi
madre Alis Marleny Esquén Saldaña quien es mi apoyo
incondicional y guía en todas mis metas, a mi padre Raúl
Quesquén Liza y a mis hermanos Erwing Eloy y Nuvia Jaqueline
que gracias a sus apoyos incondicionales he podido cumplir este
gran proyecto donde puedo mejorar la calidad de vida de las
personas con ésta discapacidad.
Jesús Raúl Quesquén Esquén
AGRADECIMIENTO
Quiero expresar mi más sincero agradecimiento a mi madre Alis Marleny
Esquén Saldaña por su apoyo incondicional en cada una de mis metas propuestas, ya que
con sus consejos y motivaciones pude culminar con éxito mi carrera profesional.
A mi padre Raúl Quesquén Liza por su apoyo, consejos y orientación en el
mundo profesional de la electrónica.
A mis hermanos Erwing Eloy y Nuvia Jaqueline quienes me apoyan en mi vida
personal y profesional incondicionalmente.
A la Ingeniera Violeta Reyes García por el respaldo y apoyo en varios
proyectos profesionales y personales ya que siendo parte de mi familia siempre cuento con
ella.
Al Ingeniero Teódulo Fernández Pérez por creer y apoyar en el proyecto del
diseño y construcción de la prótesis biónica, aportando partes ortopédicas para el confort
del paciente.
Al Dr. Julio Quispe Rojas por su apoyo durante el desarrollo del proyecto,
pues al presentarse inconvenientes y dificultades en el diseño, no dudo en apoyar de
manera incondicional a solucionar la problemática presentada.
A todas las personas que creyeron y me apoyaron siempre como Doña
Teodolinda que es como mi abuelita, a mi gran amigo Dany Siadén Paiva por apoyarme
con la matemática avanzada para que este proyecto sea posible, a mi amigo y colega
Miguel Herrera Tenorio que me aporto de información para iniciar este proyecto con
firmeza, a Marina Quesquén Reluz quien me apoyó siempre en mis proyectos, y a todas
aquellas personas que me han respaldado y apoyado en cada uno de mis proyectos y
metas logradas.
Jesús Raúl Quesquén Esquén
RESUMEN
Una discapacidad motriz de las extremidades superiores limita mucho a una
persona, con la tecnología podemos brindarles una solución, mejorando la calidad de vida,
uno de los inconvenientes es que las prótesis biónicas tienen un costo muy elevado y no
está al alcance de todas las personas con discapacidad. Ante esta problemática se buscó
dar una solución viable, con el fin de tener prótesis biónicas a un costo más accesible en
un futuro próximo.
El desarrollo de éste prototipo se llevó a cabo con el apoyo de la empresa COPRAL, que
aportó partes de una prótesis ortopédica al investigador, al cual se le acopló servomotores,
tarjetas electrónicas y sensores; que permitió desarrollar una prótesis biónica al confort del
paciente.
Realizando pruebas para la adquisición de señales de los músculos del bíceps y tríceps
con distintos métodos de sensado, como electrodos, acelerómetro, sensor de presión,
sensores extensiométricos y otros; de los cuales se optó por el uso de sensores de fuerza
resistivo que permiten tener un control más óptimo por tener un comportamiento más lineal
y no invasivo en el sistema.
Este prototipo desarrollado consiguió un funcionamiento exitoso pues permitió al
investigador brindar ponencias demostrando el proceso de diseño, construcción, y
funcionamiento en uno de los eventos tecnológicos de la escuela profesional de Ingeniería
Electrónica de la Universidad Nacional Pedro Ruíz Gallo, explicando el desarrollo de este
prototipo y demostrando que la construcción de proyectos innovadores es posible gracias
al conocimiento, dedicación e ingenio del investigador que se proponga a ejecutarlo, así
contribuir al desarrollo tecnológico del país para ayudar a cumplir a la universidad la función
sustantiva de investigación y extensión universitaria.
ABSTRACT
A motor disability of the upper limbs severely limits mobility of a person, with the technology
we can provide a solution improving the quality of life, one of the drawbacks of the bionic
prostheses is that they have a very high cost and is not available to everyone with
disabilities. Facing this problem, we sought to provide a viable solution, in order to have
bionic prostheses at a more affordable cost in the near future.
The development of this prototype was carried out with the support of the company
COPRAL, which provided an orthopedic prostheses parts of the investigator, which was
coupled servo motors, electronic cards and sensors; which allowed to develop a bionic
prostheses for patient comfort.
Performing tests for the acquired signals the biceps and triceps muscles with different
sensing methods, such as electrodes, accelerometer, pressure sensor, strain gauge
sensors and others; of which it was decided to use force resistive sensors that allow a more
optimal control by having a more linear behavior and non-invasive system.
The prototype developed achieved a successful operation as it allowed the researcher to
provide papers showing the process of design, construction, and operation in one of the
technological events of the professional school of Electronic Engineering of the National
University Pedro Ruiz Gallo, explaining the development of this prototype , showing that the
construction of innovative projects is possible thanks to the knowledge, dedication and
ingenuity of the researcher who intends to run, thus contributing to the technological
development of the country, to help meet college the substantive role of research and
extension.
ÍNDICE
CAPÍTULO 1
1. BASE TEÓRICA................................................................................................................25
1.1. SITUACIÓN PROBLEMÁTICA ...................................................................................................... 26
1.2. PROBLEMA ........................................................................................................................................... 28
1.3. HIPOTESIS ............................................................................................................................................28
1.4. OBJETIVO DE LA TESIS.................................................................................................................28
1.4.1. Objetivo General ..................................................................................................................28
1.4.2. Objetivos Secundarios ....................................................................................................... 28
2. ANTECEDENTES............................................................................................................29
2.1. Prótesis Biónicas En El Mundo...................................................................................................... 29
2.2. Prótesis Biónicas en el Perú ...........................................................................................................30
2.3. Tipos De Prótesis Biónicas usadas en el Perú ....................................................................... 33
3. MARCO TEÓRICO ..........................................................................................................34
3.1. Fundamentos Biomédicos ...............................................................................................................34
3.1.1. Electromiografía ...................................................................................................................34
3.1.2. Electrodos ...............................................................................................................................35
3.1.3. Potenciales característicos en EMG ............................................................................37
3.1.4. Características de la señal EMG ...................................................................................38
3.2. Fundamentos Electrónicos ..............................................................................................................39
3.2.1. Amplificador OPAM Industrial .........................................................................................39
3.2.2. Filtros de Señal .....................................................................................................................41
3.2.2.1. Filtro Electrónico ......................................................................................................... 42
3.2.2.2. Filtros pasivos ..............................................................................................................44
a. Filtro Pasa bajos ......................................................................................................... 44
b. Filtro Pasa altos........................................................................................................... 45
c. Filtro Pasa banda........................................................................................................ 45
3.2.2.3. Filtros activos................................................................................................................46
a. Filtro Pasa bajos ......................................................................................................... 46
b. Filtro Pasa altos........................................................................................................... 46
3.2.3. Microcontroladores MCU & MPU ..................................................................................47
3.2.3.1. Microchip Technology...............................................................................................49
3.2.3.2. Atmel Corporation....................................................................................................... 51
a. ATMEL basado en MCU..........................................................................................52
b. Experiencias con los MCU......................................................................................52
3.2.3.3. Digitalización de señales mediante ADC en MCU........................................ 55
3.2.4. Servo Motor DC ....................................................................................................................58
3.2.5. Sensor FSR ............................................................................................................................60
2.2.5.1. Fuerza y Conductancia ............................................................................................62
3.2.6. Bluetooth HC05 ....................................................................................................................64
2.2.6.1. Características del hardware HC-05 .................................................................. 64
3.2.6.2. Características del software HC-05 .................................................................... 65
3.3. Términos y definiciones ....................................................................................................................66
CAPÍTULO 2
DISEÑO DE LA PRÓTESIS BIÓNICA..................................................................................71
4. DISEÑO Y PRUEBAS PARA EL PROTOTIPO...............................................................72
4.1. Técnicas de recolección de datos ................................................................................................72
4.1.1. Tecnología Electrónica ...................................................................................................... 73
4.1.2. Tecnología Biomédica ....................................................................................................... 73
4.2. CRITERIOS PARA LA ADQUISICIÓN DE SEÑALES EMG .............................................74
4.3. DISEÑO PARA LA ADQUISICIÓN DE SEÑALES ................................................................75
4.3.1. Estudio del comportamiento simulado del OPAM AD620................................... 76
4.3.2. Diseño electrónico para la adquisición de señales EMG .................................... 79
4.3.2.1. Etapas para la adquisición de las señales EMG ........................................... 80
4.3.2.2. Diseño de Filtros para la adquisición de la señal EMG ..............................81
4.3.2.3. Complejidad de la adquisición de señales EMG ........................................... 88
4.3.3. Adquisición de señales mediante FSR ....................................................................... 89
4.4. DISEÑO PARA LA ETAPA MECÁNICA ....................................................................................91
4.4.1. Diseño del servo mecanismo articulado tipo codo.................................................92
4.4.2. Diseño de palanca de 3 grados de movimiento para servo motor extra ...... 93
4.4.3. Diseño de mano tipo agarre con servo motor ..........................................................95
4.4.4. Diseño de prótesis biónica total .....................................................................................96
4.5. DISEÑO PARA LA ETAPA DE INTERFAZ GRÁFICA.........................................................97
4.6. DISEÑO PARA LA ETAPA ELECTRÓNICA..........................................................................100
4.6.1. Tarjeta Xplained SAM4S.................................................................................................100
4.6.1.1. Pruebas de Interfaz Pc con Xplained SAM4S ..............................................102
4.6.1.2. Pruebas de Adquisición de Señales EMG con Xplained SAM4S ........105
4.6.2. Diseño de la tarjeta de Control.....................................................................................109
4.6.2.1. Pruebas de la etapa de Control ..........................................................................113
4.6.2.2. Diseño de tarjeta de Adquisición e Interfaz USB ........................................114
4.6.3. Diseño de brazalete para sensores FSR .................................................................117
4.6.4. Diseño de tarjeta Servo extra Bluetooth...................................................................120
CAPITULO 3
CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DE LA PRÓTESIS BIÓNICA..........................................125
5. DIAGRAMA GENERAL..................................................................................................126
6. CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DEL PROTOTIPO .....................................................127
6.1. CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DEL BRAZALETE PARA SENSORES FSR ........128
6.2. CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS TARJETA DE CONTROL XPLAINED SAM4S ...132
6.3. PRUEBAS DE LA TARJETA DE CONTROL ANEXADO A TARJETA DE ADQUISICIÓN
DE DATOS ...........................................................................................................................................133
6.4. PRUEBAS EN LA PRÓTESIS BIÓNICA .................................................................................1346.5. LISTA DE MATERIALES PARA LA PROTESIS ..................................................................140
6.6. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL PROTOTIPO ......................................................141
6.7. COSTO EN MATERIALES PARA EL DESARROLLO DEL PROTOTIPO ................142
6.8. COSTO PARA CONSTRUIR UNA PROTESIS COMERCIAL .......................................143
6.9. FUTURA MEJORA DEL DISEÑO DE PRÓTESIS ..............................................................144
CAPITULO 4 .......................................................................................................................145
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .....................................................................145
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................148
ANEXO A
PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN ESTÁNDAR..........................................................149
A.1. Protocolo de comunicación I2C ...................................................................................................150
a. Características del Bus I2C .....................................................................................................150
b. Criterios para Utilizar I2C..........................................................................................................151
A.2. Protocolo de comunicación RS232 ............................................................................................154
A.3. Configuración del módulo HC-05................................................................................................157
a. Interfaz de configuración de comandos AT en HC-05.................................................157
b. Configuración de comandos AT en HC-06.......................................................................158
A.4. Protocolo de comunicación USB.................................................................................................160
a. Características del USB nativo ..............................................................................................163
ANEXO B
TECNOLOGÍA EN MCU ATMEL & MICROCHIP...............................................................164
B.1. Procesamiento y adquisición de datos con MCU de Microchip .....................................165
B.2. Control mediante microcontroladores Atmel ..........................................................................167
B.3. Características de MCU & MPU ..................................................................................................169
ANEXO C
FUNDAMENTOS FISIOLOGICOS DEL CUERPO HUMANO ...........................................171
C.1. Fisiología del sistema Motriz en el Cuerpo Humano ..........................................................172
C.2. Sistema nervioso ...............................................................................................................................173
C.3. Contracción muscular ......................................................................................................................175
C.4. Mecanismo General de la contracción Muscular .................................................................175
C.5. Eficacia de la contracción muscular ..........................................................................................176
ANEXO D
CODIGO DE PROGRAMACIÓN DE TARJETAS EMBEBIDAS EN LA PROTESIS .........177
D.1. Código de interfaz gráfica Processing ......................................................................................178
D.2. Código de tarjeta de adquisición e interfaz usb 18f2550 ..................................................181
D.3. Código de tarjeta de Control .........................................................................................................182
D.4. Código de tarjeta servo extra Bluetooth...................................................................................183
ANEXO E ............................................................................................................................185
FOTOGRAFÍAS DEL DESARROLLO DE LA PROTESIS BIONICA .................................185
REFERENCIAS DEL AUTOR ………………………………………………….…………203
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Figura 1: Mano Cyberhand……………………………….……………...…………….... 20
Figura 2: Sensor FSR……………………………………..……………………………… 21
Figura 3: Diseño 3D de la Prótesis …………………………………………………….. 23
Figura 4: Señal EMG …………………………………………………………………….. 24
Figura 5: Mano Robot Iberotec …………………………………………………………. 31
Figura 6: Diseño de prótesis Mioeléctrica PUCP …………………………………….. 32
Figura 7: Electrodos EMG no invasivos …………………………………………….… 35
Figura 8: Electrodos invasivos tipo aguja ……………………………………………… 36
Figura 9: Tipos de señales EMG ………………………………………………….……. 37
Figura 10: Espectro de señales EMG ……………………………………………….…. 38
Figura 11: Monitoreo de señales EMG ………………………………………………... 39
Figura 12: Esquema electrónico del AD620 ………………………………………….. 40
Figura 13: Señal con filtro procesada ………………………………………………….. 41
Figura 14: Tipos de filtro en espectro de frecuencia …………………………………. 42
Figura 15: Espectro de frecuencia en gráfica de filtros ……………………………… 43
Figura 16: Arquitectura de un Microcontrolador ………………………………………. 47
Figura 17: Tecnología en Microcontroladores ………………………………………... 48
Figura 18: Microprocesador Atmel …………………………………………………..…. 48
Figura 19: Tecnología de MCU Microchip …………………………………………..… 49
Figura 20: Arquitectura de hardware del 18F2550 ………………………………….... 50
Figura 21: Aplicaciones Tecnológicas de Atmel …………………………………….... 51
Figura 22: Procesamiento de señales EMG ……………………………………..……. 55
Figura 23: EMG tipo invasiva con agujas …………………………………………...… 56
Figura 24: Digitalización de una señal mediante MCU …………………………...…. 56
Figura 25: Muestreo de una señal por ADC ………………………………………….. 57
Figura 26: Servomotor DC 5v ………………………………………………………...… 58
Figura 27: Control PWM para servomotor …………………………………………….. 58
Figura 28: Control Duty Cycle del PWM …………………………………………….… 59
Figura 29: Arquitectura del sensor FSR ……………………………………………….. 60
Figura 30: Gráfica de comportamiento del FSR …………………………………….... 60
Figura 31: Características técnicas del FSR ………………………………………….. 61
Figura 32: Grafica de esfuerzo y conductividad del FSR a 10kgF …………………. 62
Figura 33: Grafica de esfuerzo y conductividad del FSR a 1kgF ………………...… 63
Figura 34: Sensor FSR aplicados en el proyecto …………………………………….. 63
Figura 35: Bluetooth HC05 paquete estándar ……………………………………...… 64
Figura 36: Modulo HC05 tarjeta embebida ……………………………………………. 64
Figura 37: Prueba 1 del AD620 ………………………………………………………… 76
Figura 38: Prueba 2 del AD620 ……………………………………………………….... 76
Figura 39: Prueba 3 del AD620 ………………………………………………………… 77
Figura 40: Prueba 4 del AD620 ………………………………………………………… 77
Figura 41: Análisis del AD620 a bajas frecuencias ………………………………..…. 78
Figura 42: Análisis del AD620 a milivoltios ………………………………………….... 78
Figura 43: Prótesis Mioeléctrica Articulada del hombro ……………………………... 79
Figura 44: Filtro pasa bajo de 300Hz ………………………………………………….. 82
Figura 45: Espectro de filtro pasa bajo de 300Hz ……………………………………. 82
Figura 46: Filtro pasa alto de 300Hz …………………………………………………... 83
Figura 47: Espectro de filtro pasa alto de 300Hz …………………………………….. 83
Figura 48: Filtro pasa banda pasivo ……………………………………………………. 84
Figura 49: Espectro de filtro pasa banda pasivo ……………………………………... 84
Figura 50: Filtro pasa bajo activo ………………………………………………………. 85
Figura 51: Espectro de filtro pasa bajo activo ……………………………………….... 85
Figura 52: Filtro pasa alto activo ……………………………………………………..… 86
Figura 53: Espectro de filtro pasa alto activo ……………………………………….… 86
Diagrama 1: Esquema de filtro electrónico ……………………………………………. 87
Figura 54: Esquema de problemática de EMG no invasiva …………………………. 88
Figura 55: Prótesis biónica debajo de codo ………………………………………..…. 89
Figura 56: Sensores FSR acople múltiple …………………………………………….. 89
Figura 57: Circuito de polarizacióndel FSR ………………………………………….. 90
Figura 58: Principio de funcionamiento del FSR ……………………………………... 90
Figura 59: Prótesis ortopédica COPRAL base estructural …………………………... 91
Figura 60: Codo de la prótesis biónica en 3D ……………………………………….... 92
Figura 61: Codo con los ángulos de rotación …………………………………………. 93
Figura 62: Palanca de 3 grados de movimiento …………………………………….... 94
Figura 63: Mano Biónica en 3D ………………………………………………………… 95
Figura 64: Prótesis Biónica completa en 3D ………………………………………….. 96
Figura 65: IDE software de Processing ………………………………………………... 97
Figura 66: Ventana gráfica por código de Processing ……………………………….. 98
Figura 67: Interfaz gráfica para prótesis Biónica ……………………………………... 99
Figura 68: Tarjeta embebida Xplained SAM4S ……………………………………….. 101
Figura 69: Tarjeta embebida Atmel Xplained SAM4S ……………………………..… 102
Figura 70: IDE de programación Atmel Studio 6 ……………………………………... 103
Figura 71: Diseño de tarjeta Xplained SAM4S ……………………………………..… 103
Figura 72: Prueba ADC del Xplained SAM4S ……………………………………….... 104
Figura 73: Esquema del ADC interno de tarjeta Xplained SAM4S …………………. 104
Figura 74: Pruebas de adquisición de señales EMG con Xplained SAM4S…...…... 105
Figura 75: Librería USB CDC para comunicación con Xplained SAM4S ………….. 105
Figura 76: Monitoreo de señales EMG adquiridas por Xplained SAM4S ……….…. 106
Figura 77: Adquisición con electrodos no invasivos en Xplained SAM4S …………. 106
Figura 78: Monitoreo de señal EMG con filtro pasa banda ……………………...….. 107
Figura 79: Filtro pasa banda en prueba con Xplained SAM4S ……………………... 107
Figura 80: Pruebas EMG con el sistema de adquisición embebido ………………... 108
Diagrama 2: Esquema de tarjeta de Control ………………………………………….. 110
Figura 81: Diseño de tarjeta de Control ……………………………………………….. 111
Figura 82: Tarjeta de control en 3D ……………………………………………………. 112
Figura 83: Pruebas de procesamiento con Atmega32A …………………………...... 113
Figura 84: Control de PWM por Servomotores …………………………………...….. 113
Diagrama 3: Esquema de tarjeta de adquisición e Interfaz …………………………. 115
Figura 85: Diseño de tarjeta de Interfaz PC …………………………………………... 116
Figura 86: Tarjeta de Interfaz PC en 3D ………………………………………………. 116
Figura 87: Monitoreo con FSR e Interfaz PC ……………………………………..….. 117
Diagrama 4: Esquema de brazalete FSR ……………………………………………... 118
Figura 88: Diseño de tarjeta de Brazalete para FSR ………………………………… 119
Figura 89: Tarjeta de Brazalete para FSR en 3D …………………………………….. 119
Figura 90: Servomotores del codo para Prótesis Biónica …………………………… 120
Figura 91: Gráficos del comportamiento del servomotor extra del codo…………… 121
Figura 92: Esquema del funcionamiento del control por Bluetooth…………………. 122
Diagrama 5: Esquema del Servomotor extra Bluetooth ……………………………... 123
Figura 93: Diseño de tarjeta para brazalete de FSR …………………………………. 124
Figura 94: Tarjeta brazalete de FSR en 3D …………………………………………… 124
Diagrama 6: Esquema General …………….…………………………………………... 126
Figura 95: Brazalete tarjeta electrónica con Bluetooth ………………………………. 128
Figura 96: Construcción estructural del Brazalete ………………………………..….. 129
Figura 97: Control de mano biónica tipo prensa ……………………………………… 130
Figura 98: Brazalete de control con modulo Bluetooth ………………………………. 131
Figura 99: Tarjeta de control junto a Xplained SAM4S ………………………………. 132
Figura 100: Xplained SAM4S montado en tarjeta de Control ……………………..... 132
Figura 101: Tarjeta de Interfaz PC acoplada a tarjeta de Control ………………….. 133
Figura 102: Prueba servomotor en la Prótesis Biónica …………………………..….. 134
Figura 103: Prueba servomotor de mano con Interfaz PC ………………………...... 135
Figura 104: Tarjetas electrónicas de la prótesis Biónica …………………………..... 136
Figura 105: Panel de tarjetas electrónicas para pruebas ……………………………. 137
Figura 106: Prótesis Biónica parte superior con panel de tarjetas …………………. 138
Figura 107: Prótesis Biónica parte inferior con panel de tarjetas …………………… 139
Figura 108: Futura mejora de la tarjeta de Control …………………………………… 144
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
El proceso de diseño de la prótesis biónica se inició con la finalidad de
producir un prototipo con un costo más accesible a la población que presentan algún tipo
de discapacidad motriz, si bien hay productos comerciales en otros países con capacidades
de competencia en el mercado, esta una propuesta interesante al implementar un sistema
de diseño y construcción factible para patentes en nuestro país.
En un principio se realizó pruebas con tres electrodos de electromiografía, los cuales
adquirían una diferencia de potencial que se amplificaban mediante un Op-Amp de
instrumentación (AD620N) y la enviaba a la etapa de filtro pasa banda, esto permitía
atenuar señales que no tenían que ver con el movimiento muscular del bíceps y tríceps del
brazo del paciente, lo ideal era adquirir solo esas señales pero en un medio tan implicado
de señales como el cuerpo humano este procedimiento es muy complejo, el cuerpo
humano esta tan expuesto a la radiación electromagnética que la absorción de los 60Hz
de las líneas eléctricas están presentes con gran amplitud de voltaje en el cuerpo.
La implementación de filtros por hardware de mayor orden permitió identificar con mayor
precisión las señales electromiográficas del bíceps y tríceps del brazo derecho, con un
pasa banda de 1Hz a 300Hz y un elimina banda de 60Hz se obtuvieron respuestas
estables, esto se mantenía cuando el usuario se encontraba en reposo al realizar un
movimiento corporal e incluso caminar implica variaciones de estabilidad en el control de
los servos, pues se adicionaban señales mioeléctricas de los músculos de las extremidades
inferiores, pulsos eléctricos cardiacos y otras señales de órganos del cuerpo.
Al aplicar nuevas técnicas de filtrado digital en el sistema, se observó que el proceso de
interpretación en el microcontrolador mejoró, pues el movimiento de otras extremidades en
el cuerpo del paciente no interfería con el control de los servomotores de la prótesis biónica,
éste aumento de la capacidad de filtrado hizo que el usuario tuviera que realizar mayor
esfuerzo muscular para que las señales pudieran ser legibles en toda la trayectoria del
movimiento, provocando fatiga muscular en el bíceps y tríceps haciendo que todo el
proceso sea muy cansado.
18
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
19
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
La problemática de adquisición de señales electromiográficas por electrodos no invasivos,
es que al estar en contacto sobre la piel ésta adquiere una gran cantidad de señales que
son absorbidas y reflejadas por todas partes del cuerpo, además del mantenimiento en los
electrodos ya que el electrolito es desgastado por el sudor de la piel y el constante
movimiento haciendo que la señal se atenué considerablemente a medida que pasa el
tiempo de uso.
Los electrodos invasivos son un mejor método para la adquisición de las señales
electromiográficas pues son adheridos en la parte superficial de los nervios que se
encuentran directamente implicados en la contracción y relajación de los músculos a
estudiarse, pero su aplicación es básicamente quirúrgica e implica tener mucho más
cuidado al momento de acondicionar los sistemas de aislamiento eléctrico para evitar
corrientes que influyan en el sistema nervioso.
Al convertirse el proceso en un sistema complejo se optó por el uso de sensores de presión
biométricos o sensores de fuerza resistivos que son básicamente dos membranas flexibles
que modifican su resistividad cuando la presión en su área de trabajo aumenta o disminuye,
la ventaja de usar este sensor es que se desgasta después de un periodo largo de
funcionamiento, trabajan correctamente así el usuario presente sudoración y presentan
aislamiento eléctrico por lo que el paciente no está expuesto a corrientes eléctricas.
Una vez encontrada la forma de adquirir las señalesde contracción y relajación de los
músculos del bíceps y tríceps, la implementación de un sistema de control estable y veloz
vino a cargo de los microcontroladores pues deben adquirir, procesar, supervisar y
controlar la posición angular de los servomotores, también deben transmitir información por
puerto USB a la interfaz gráfica de la PC.
Se utilizaron 6 microcontroladores para obtener un control dinámico y estable de toda la
prótesis biónica, el cálculo matemático y filtrado digital se encargó el Atmega32A de la
tarjeta de adquisición, el control del posicionamiento angular de 5 servomotores se encargó
el Atmega32A de la tarjeta de Control, el control del sexto servomotor que va en el codo
para obtener más torque se encargó el Atmega32A de la tarjeta Servo Extra, como este
servomotor tenía un desfase angular se tuvo que implementar una ecuación de 9no grado
para que este sincronizado con los otros 2 servomotores del codo.
20
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
Sin embargo imitar una maquinaria tan compleja como el cuerpo humano no es tan sencillo,
expertos en el tema han hecho investigaciones acerca del estado actual de los trabajos en
este campo los cuales han sido publicados en una de las revistas más prestigios como es
la revista Science, la revista Universia, las diferentes pruebas e investigaciones muestran
inconvenientes por lo cual aún no estarían actas para todos los usuarios ya que son
equipos a medida. 1
Actualmente no solo se han fabricado y diseñado prototipos de prótesis biónicas capaces
de ejecutar diferentes funciones motrices sino también el de poder captar la temperatura,
presión y suavidad de algunos materiales. Así pues los científicos de la Escuela Politécnica
Federal de Lausana, Suiza; presentaron una mano biónica que permite a los pacientes
amputados recuperar el sentido del tacto incluyendo el manejo de una motricidad fina y
que en este año 2015 se programó un trasplante permanente de la prótesis en su brazo. 2
El genio detrás de esta invención es el investigador italiano Silvestro Micera, quien presentó
esta novedad durante la reciente Reunión Anual de la Asociación Americana para el
Progreso de la Ciencia (AAAS, por sus siglas en inglés), celebrada en la ciudad de Boston
(EE.UU.). Micera señaló que el miembro biónica se conectará directamente al sistema
nervioso del paciente a través de electrodos recortados en los miembros del brazo, Así,
cuando el paciente piense en los movimientos que desea hacer, los electrodos captarán
las señales neuronales que viajan del cerebro hasta el nervio y los traducirán para el
dispositivo, que se moverá de acuerdo a la orden emitida. 2
Figura 1: Mano Cyberhand
21
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
En las investigaciones realizadas se pudo observar una amplia gama de tecnologías
usadas para el control de estos tipos de dispositivos biomédicos, como es el caso de la
electromiografía que debe contar con una tecnología de procesos y filtrado de alto nivel
para la estabilidad optima en el desempeño del control de motores que deben mover el
brazo biónico, el uso de sistemas de filtrado por FIR mas el filtrado por hardware con
operacionales muchas veces no es suficiente para el monitoreo e identificación de los
pulsos mioeléctricos de manera correcta, al punto que para una identificación correcta de
estas señales hacen que el sistema deje de ser invasivo y se procede a la intervención
quirúrgica para la implementación de electrodos tipo agujas para una buena identificación
de señales que implican ciertas áreas nerviosas en cambio con el método de electrodo
superficial se evalúa todo un área cubierta por diferentes señales de diferentes potenciales
y frecuencias, haciendo que el trabajo en la identificación de señales mioeléctricas sea un
arduo trabajo ya que se mezclan con ruidos externos y señales de otra parte del cuerpo.
En las diferentes tecnologías usadas por la parte comercial de prótesis biónicas es el uso
de sensores FSR (sensores resistivos de fuerza) para aplicaciones biométricas, que
solucionan gran parte del problema en lo que es el análisis de las señales que se desean
analizar y controlar ya que como hace la medición de las presiones del musculo en zonas
localizadas con ventaja de la no invasión en el paciente de manera quirúrgica, con lo cual
permite con la actual tecnología hacer mantenimiento, reparación o cambio del equipo
protésico sin necesidad de la hospitalización del paciente. 3
Figura 2: Sensor FSR
22
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
Actualmente con tecnologías más avanzadas en robótica e intervenciones quirúrgicas en
medicina se encuentran desarrollando prótesis capaces de detectar presiones y
temperaturas de manera general ya que este tipo de equipos se encuentran implicados
directamente con la parte nerviosa del paciente, así lo están desarrollando en la Escuela
Politécnica Federal de Laussana-EPFL en Suiza y en el centro de Microrrobotica-SSSA en
Italia desarrollando un complejo y revolucionario sistema de retroalimentación sensorial
que permite conectar la mano biónica al sistema nervioso del brazo. 2
Cuando alguien tiene un accidente o por desventura pierde un algún miembro ya sea
superior o inferior, en todo caso si nace un niño con algún problema congénito o falencia
en alguno de sus miembros, inmediatamente se piensa en facilitarle una prótesis
ortopédica. En realidad es una bendición para la autoestima de la persona, la existencia de
estos apéndices ortopédicos, que simulan una pierna, un brazo o una mano. 4
Aquellos que tienen todos sus miembros o partes del cuerpo completos no tienen idea de
cuánto ayudan las prótesis, desde un simple diente, hasta un dedo del pie, son necesarios
para la calidad de vida óptima, cuanto más si se trata de una pierna o un brazo. Aún falta
un trecho que avanzar y en esto la robótica vendrá a mejorar mucho más las necesidades
que son tantas en el mundo, por lo que las horas buenas seguirán llegando a partir de la
investigación e implementación de nuevos sistemas de control. 4
En la actualidad existe prótesis con materiales maleables, como el acrílico y el nylon, su
textura no se diferencia mucho de los miembros y partes naturales del cuerpo humano,
incluso son adicionados al cuerpo humano con aditamentos que los hacen móviles
haciendo que estas funciones como si fueran reales, como es el caso de las piernas y
brazos. 4
Dentro de la gama de dolencias y males a ser tratados para adicionar las prótesis
ortopédicas se encuentran:
 Personas que han sufrido accidentes graves (perdida de miembros, brazos,
piernas, manos, pies, dedos). 4
 Niños con problemas congénitos de: escoliosis, pie o chapín, 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. 4
23
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
Así como las prótesis cada día se van perfeccionando con el apoyo de la tecnología, los
médicos y técnicos ortopedistas, también van desarrollando sus conocimientos y se van
especializando ya que supervisan, mantienen y reparan aparatos ortopédicos y prótesis
mediante el uso de herramientas manuales. En suma es una carrera muy noble porque
ayuda a la valorización de la persona como ser humano. 4
Muchas veces la adquisición de estos tipos de equipos son muy costosos ya sea por la
utilización de tecnología o por el tipo de requerimiento que se desea usar, ya sea para uso
estético, uso doméstico o militar, las funcionalidades son muchas y los costos también
varían según la necesidad del paciente, por lo que el costo muchas veces también implica
una de las problemáticasya que tienen que ver mucho la importación de estos equipos.
Para el diseño y construcción de este proyecto se ha basado en el mejoramiento de equipos
ortopédicos, ya que cuentan con la aprobación de distintas normas para la comodidad del
paciente, se tomó como bases proyectos de tesis que han desarrollado la parte del diseño
en prótesis con señales Electromiográficas con estudio matemático y materiales usados
para su diseño, utilizando el diseño de sistemas de control electrónico por
microcontroladores se desea implementar un sistema de respuesta en Real Time para la
adquisición y procesamiento de datos.
Figura 3: Diseño 3D de la Prótesis
24
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
El control de servomecanismos servirán como actuadores para que el brazo biónico pueda
tener movilidad y ejecutar las diferente funciones que el paciente u operador disponga
desde un punto referencial del cuerpo que aún se disponga de movilidad para traducirlo en
una señal legible y entendible para que el microcontrolador pueda ejecutar la tarea pre
programada.
El uso de sistemas de monitoreo de señales Electromiográficas son muy complejos y caros
de implementar por lo que se está aplicando los métodos más usado por la parte comercial
de prótesis biónicas; utilizando sensores FSR la complejidad del filtrado y procesamiento
de los datos de las señales en los músculos se reduce en gran medida y su practicidad en
comodidad en el paciente también es mucho mayor, ya que siendo sensores de presión
biométricos brindan una señal estable y generalmente lineal ya que es un sensor resistivo
con parámetros de diseño para este tipo de aplicaciones en medición de presiones para el
monitoreo del desempeño muscular en atletas.
Figura 4: Señal EMG
CAPÍTULO 1
BASE TEÓRICA
1.1. SITUACIÓN PROBLEMÁTICA
Cuando alguien tiene un accidente o por desventura pierde un algún miembro ya sea
superior o inferior, en todo caso si nace un niño con algún problema congénito o falencia
en alguno de sus miembros, inmediatamente se piensa en facilitarle una prótesis
ortopédica. En realidad es una bendición para la autoestima de la persona, la existencia de
estos apéndices ortopédicos, que simulan una pierna, un brazo o una mano.
Aquellos que tienen todos sus miembros o partes del cuerpo completos no tienen idea de
cuánto ayudan las prótesis, desde un simple diente, hasta un dedo del pie, son necesarios
para la calidad de vida óptima, cuanto más si se trata de una pierna o un brazo. Aún falta
un trecho que avanzar y en esto la robótica vendrá a mejorar mucho más las necesidades
que son tantas en el mundo, por lo que las horas buenas seguirán llegando a partir de la
investigación e implementación de nuevos sistemas de control.
En la actualidad existe prótesis con materiales maleables, como el látex y el nylon, su
textura no se diferencia mucho de los miembros y partes naturales del cuerpo humano,
incluso son adicionados al cuerpo humano con aditamentos que los hacen móviles
haciendo que estas funciones como si fueran reales, como es el caso de las piernas y
brazos.
Dentro de la gama de dolencias y males a ser tratados para adicionar las prótesis
ortopédicas se encuentran:
 Accidentes (perdida de miembros, brazos, piernas, manos, pies, dedos).
 Niños con problemas congénitos de: escoliosis, pie o chapín, 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.
Así como las prótesis cada día se van perfeccionando con el apoyo de la tecnología, los
médicos y técnicos ortopedistas, también van desarrollando sus conocimientos y se van
especializando ya que supervisan, mantienen y reparan aparatos ortopédicos y prótesis
mediante el uso de herramientas manuales. En suma es una carrera muy noble porque
ayuda a la valorización de la persona como ser humano.
26
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
27
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
Muchas veces la adquisición de estos tipos de equipos son muy costosos ya sea por la
utilización de tecnología o por el tipo de requerimiento que se desea usar, ya sea para uso
estético, uso doméstico o militar, las funcionalidades son muchas y los costos también
varían según la necesidad del paciente, por lo que el costo muchas veces también implica
una de las problemáticas ya que tienen que ver mucho la importación de estos equipos.
Para el diseño y construcción de este proyecto se ha basado en el mejoramiento de equipos
ortopédicos ya que cuentan con la aprobación de distintas normas para la comodidad del
paciente, tomando como bases proyectos de tesis que han desarrollado la parte del diseño
en prótesis con señales Electromiográficas con estudio matemático y materiales usados
para su diseño, utilizando el diseño de sistemas de control electrónico por
microcontroladores se desea implementar un sistema de respuesta en Real Time para la
adquisición y procesamiento de datos.
Para generar el control de servo mecanismos que servirán de circuitos electrónicos para
que el brazo biónico pueda tener movilidad y ejecutar las diferente funciones que el
paciente u operador disponga desde un punto referencial del cuerpo que aún se disponga
de movilidad para traducirlo en una señal legible para que el sistema de control pueda
ejecutarlo.
El uso de sistemas de monitoreo de señales Electromiográficas son muy complejos y caros
de implementar por lo que se está optando por usar uno de los métodos más usado en la
parte comercial de prótesis biónicas; la adquisición con sensores FSR, pues la complejidad
del filtrado y procesamiento de los datos de las señales en los músculos se reduce en gran
medida y su practicidad en comodidad en el paciente también es mucho mayor, ya que
siendo sensores de presión biométricos brindan una señal estable y generalmente lineal
ya que es un sensor resistivo con parámetros de diseño para este tipo de aplicaciones para
el monitoreo del desempeño muscular en atletas.
28
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
1.2. PROBLEMA
¿Cómo diseñar y construir una prótesis biónica que permita leer las señales de los
músculos del bíceps y tríceps de una persona amputada arriba de codo para que
así pueda controlar de manera óptima el brazo biónico construido?
1.3. HIPOTESIS
Para el correcto procedimiento de diseñar y construir una prótesis biónica, lo
primero que se debe considerar es el método de la adquisición de las señales de
los músculos del brazo del usuario, dependiendo del método se procederá a diseñar
el sistema con los chips electrónicos adecuados para adquirir y procesar las
señales, a partir de esto se deberá desarrollar un algoritmo en programación que
permita controlar de manera óptima el brazo biónico construido.
1.4. OBJETIVO DE LA TESIS
1.4.1. Objetivo General
Al diseñar la parte mecánica, electrónica y software acoplados a una prótesis
ortopédica, se obtendrá así una prótesis Biónica Robotizada que completará con
las funciones motrices de una persona discapacitada del antebrazo derecho.
1.4.2. Objetivos Secundarios
 Implementar un equipo protésico que permita a personas discapacitadas arriba
 Con este proyecto se plantea una alternativa más cómoda y practica para
aquellas personas discapacitadas con amputación arriba de codo, obtener a un
costo más asequible una prótesis biónica que cumpla con las funciones motrices
básica, para el desenvolvimiento cotidiano de una persona en su área laboral,
académica y doméstica.
 Se plantea aplicar todos los conocimientos obtenidos durante la carrera
profesional de ingeniería electrónica aplicado al área biomédica utilizando
información y tecnología actualizadaen MCU y control de servomecanismos.
de codo del brazo derecho obtener movilidad nuevamente para manipular
objetos.
29
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
2. ANTECEDENTES
Empresas peruanas apuestan por la importación de este tipo de prótesis tecnológicas y
trabajan con marcas extranjeras como OttoBock, Hosmer y Fujian las cuales vienen
diseñando y construyendo estos dispositivos con una calidad en cumplimiento en normas
que hacen que los pacientes tengan seguridad al usarlas.
OTTOBOCK es una empresa Alemana que representa en todo el mundo sinónimo de
productos y servicios de alta calidad con una tecnología excelente. El objetivo de devolver
la movilidad a las personas y de proteger las funciones conservadas caracteriza a todos
los productos de la empresa. La idea central que define de forma decisiva la filosofía de
esta empresa con más de 90 años de historia es la convicción de que la calidad de vida
de las personas está estrechamente ligada a poder disfrutar de la máxima libertad e
independencia personales.
HOSMER es una empresa Americana que tiene como objetivo proporcionar productos
que mejoran la calidad de vida ayudando a las personas a alcanzar su máximo
potencial. Para lograr nuestros objetivos, tenemos que seguir para formar asociaciones
duraderas y mutuamente beneficiosas con los distribuidores altamente cualificados,
investigadores, proveedores, y a nuestros clientes con asociaciones que hacen hincapié
en el trabajo en equipo y se retroalimentan como los ingredientes necesarios para el logro
de nuestra misión corporativa.
2.1. Prótesis Biónicas en el Mundo
30
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
2.2. Prótesis Biónicas en el Perú
JUEVES 03 DE DICIEMBRE DEL 2015 | Diario el Comercio
Universitarios desarrollan prototipo de prótesis biónica
Estudiantes de la Universidad de San Marcos desarrollaron un prototipo de prótesis
biónica de bajo costo que busca mejorar la calidad de vida de las personas que sufrieron
una amputación de pierna, informó la mencionada casa de estudios.
"Queríamos aplicar nuestros conocimientos en el desarrollo de un proyecto que permita
optimizar la vida de las personas que más lo necesiten”, dijo Jhon Villanueva Portella,
integrante del grupo Perbionic, responsable del proyecto.
Perbionic viene construyendo la prótesis de pierna transfemoral con rodilla articulable y
un sistema de frenado que se bloquea automáticamente.
Las prótesis disponibles en el país hacen uso de un resorte para permitir caminar a la
persona, pero los contantes goleas generados por sus mecanismos
internos generan daño en la cadera. Ante ello, los universitarios plantean regular
este golpeteo ocasionado por el resorte mediante una amortiguadora. “Pondremos el
resorte en un cilindro, el cual, además, tiene una cámara de aire; este sería como un
segundo colchón que ayudará a que la prótesis resista más tiempo en buenas
condiciones. Las que venden en el mercado duran tres años como máximo”, precisó Jhon
Villanueva.
Además, la prótesis cuenta con un sistema de autobloqueo, que evitará las caídas.
“Hemos diseñado un mecanismo simple, pero útil: cuando la persona tenga una
sobrecarga, este ayuda a que se active el autobloqueo y permite que la pierna se ponga
rígida, de esta manera, la persona podrá mantenerse de pie”, agregó.
El plan de Perbionic es poner a libre disposición los planos de la prótesis para que
cualquier persona o grupo de investigadores construya el dispositivo y haga mejoras.
Los estudiantes expusieron su adelanto en la II Feria de
Investigación Científico tecnológica en Discapacidad (Fictedis), que se realizó a inicios de
noviembre en la Universidad Técnica de Machala, en Ecuador.
31
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
Construcción de brazo robótico humanoide como plataforma educativa
IBEROTEC
Nicolás Figueroa Mosqueranfigueroa@iberotec.edu.pe
El presente proyecto muestra la construcción de un brazo robótico humanoide utilizando
de filamento el material PLA para poder imprimir las piezas en una impresora 3D. El brazo
robótico humanoide tiene la opción de poder desplazarse mediante ruedas, girar la muñeca
y mover cada uno de los dedos de forma independiente. La escala de la mano robótica es
a tamaño natural. Logrando tener una plataforma educativa tecnológica que estimule la
creatividad en brindar soluciones sociales mediante la robótica, como por ejemplo la
introducción a prótesis biónicas. Además de sentir mayor afinidad en programación y
desarrollo de aplicaciones.
Figura 5: Mano Robot Iberotec
32
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
Pontificia Universidad Católica del Perú
Facultad de ciencias e ingeniería
Tesis para optar el Título de Ingeniero Mecatrónico
Bachiller Carlos Alberto Salas Casapino
ASESOR: Roberto Sumiyoshi Furukawa Fukuda
Este trabajo tiene por objeto presentar el diseño de una prótesis de mano mioeléctricas
para desarticulación de muñeca que permita sujetar objetos mayores a 3cm^3 y a su vez
regular la fuerza con que se agarran dichos objetos. Las señales adquiridas del antebrazo
pasan a un sistema de procesamiento de datos que mediante algoritmos matemáticos y de
optimización permite estimar la fuerza de agarre de la mano debido a la relación lineal que
existe entre esta función prensil con la contracción del músculo Extensor Carpi Radialis
Longus ubicado en esta zona del cuerpo.
El diseño mecánico presenta un modelo portátil que está conformado por un acople de
muñeca, dos bases en forma de palma en donde se ubican los componentes electrónicos
y 3 dedos capaces de adaptarse a las diferentes superficies que poseen los objetos
sujetados gracias a mecanismos ubicados en la zona superior de las falanges de los dedos
de la prótesis. Para la realización de los elementos mecánicos se tomó en cuenta la norma
DIN 33 402 parte 2 que especifica medidas estándar del tamaño de la mano utilizadas en
el diseño de herramientas, útiles y mandos con el fin de lograr un prototipo visiblemente
estético en términos de tamaño con relación a una mano real.
Figura 6: Diseño de prótesis Mioeléctrica PUCP
33
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
2.3. Tipos De Prótesis Biónicas usadas en el Perú
Las prótesis biónicas implementadas para los pacientes en el Perú también conocidas en
este país como prótesis mioeléctricas, son adquiridas por importación para cierto grupo
de pacientes que tengan recursos económicos altos, ya que este tipo de prótesis son de
costo elevado, generalmente son adquiridas por el área militar al sufrir algún tipo de
accidente en acción y proporcionadas por el estado.
Las prótesis biónicas en el Perú son usadas como medio de investigación tecnológica
para implementación como proyectos a futuros en la mejora de calidad de vida de los
pacientes con amputación, estos dispositivos aún en estudio permiten entender a
profesionales de ingeniería y medicina la importancia que implica tener una extremidad
corporal sin problemas, pues son nuestro medio de interacción con el entorno físico en el
que vivimos.
34
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
3. MARCO TEÓRICO
3.1. Fundamentos Biomédicos
Para poder interactuar con el sistema anatómico funcional muscular necesitamos de
sensores que nos permitan adquirir las señales electromiografía para el monitoreo y
control de la prótesis diseñada, la manera de obtener información acerca de nuestro
entorno y transferirla a algún aparato electrónico se lleva a cabo mediante un transductor,
el cual es un dispositivo capaz de transformar un tipo de energía de entrada a otro tipo de
energía de salida.
En el campo de la bioelectricidad lostransductores utilizados son llamados electrodos,
los cuales hacen una transferencia iónica del tejido vivo del cuerpo hacia un dispositivo
electrónico, el cual se encarga de procesar la señal para obtener información útil de la
medición. Entre las señales biológicas más estudiadas y registradas se encuentran las
Electrocardiográficas ECG, Electroencefalográficas EEG, Electromiografías EMG, para el
registro de estas señales se suelen utilizar principalmente dos tipos de electrodos, los
electrodos de superficie y los electrodos invasivos.
 Los electrodos de superficie son colocados en la por encima de la piel y son
capaces de tomar registros poblacionales de la actividad bioeléctrica muscular.
 Mientras que los electrodos invasivos son insertados en el tejido para tomar
directamente la diferencia de potencial existente entre la membrana celular y
la piel.
3.1.1. Electromiografía
Una de las principales técnicas para la adquisición de información de la actividad
muscular del cuerpo es la electromiografía EMG, la cual hace un estudio de los
potenciales eléctricos generados por los músculos durante el movimiento. Como la
electromiografía tiene por objeto el estudio de la actividad muscular, no se puede pasar
por alto la actividad de las unidades motoras, en una contracción muscular voluntaria o
MVC puede apreciarse que al analizarlas se encuentra mayor actividad
Electromiográficas está presente alrededor de los 50hz, en una contracción del musculo
esquelético van desde los 50uV hasta los 5mV.
35
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
La Electromiografía (EMG) y las pruebas de conducción nerviosa constituyen los
métodos de electro diagnóstico más útiles en el estudio de la función motriz. Su valor
diagnóstico presenta una serie de cualidades:
 Objetividad elevada, especialmente si se hace uso de las técnicas
electromiografías de carácter cuantitativo.
 Precocidad en el diagnóstico. Se manifiesta tanto en el diagnóstico
natomopatológico, señalando la magnitud de la lesión (compresión, sección
afónica sección de nervio), como en el diagnóstico topográfico, pudiendo, en
muchas ocasiones, concretar el asiento que te de la afección (médula, raíz
anterior, plexos nerviosos, troncos nerviosos.
 Rapidez en el pronóstico, dando cuenta de los primeros signos de regeneración
nerviosa antes de cualquier manifestación clínica.
3.1.2. Electrodos
Recogen la actividad eléctrica del músculo, bien por inserción dentro del mismo o bien
a través de la piel que lo recubre, previo acoplamiento por medio de pasta conductora.
Según esto, una primera clasificación de electrodos puede ser entre electrodos
profundos o superficiales.
 Electrodos Superficiales. Son pequeños conos o discos metálicos (fabricados
de plata o acero inoxidable) que se adaptan íntimamente a la piel. Para reducir
la resistencia de contacto se utiliza pasta conductora. Con estos electrodos se
puede obtener una idea de la electro génesis global de músculo, pero no
detectan potenciales de baja amplitud o de elevada frecuencia por lo cual su
uso se encuentra bastante restringido en electromiografía: se emplean para la
determinación de latencias en la pruebas de conducción y en los estudios
cinesiológicos.
Figura 7: Electrodos EMG no invasivos
36
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
 Electrodos Profundos o de inserción (electrodos de aguja). Pueden ser de
varias clases:
 Monopolar: consiste en una aguja corriente cuya longitud total (excepto en la
punta) ha sido aislada. La variación de potencial se mide entre el extremo de la
punta, ubicada en el músculo y el electrodo de referencia ubicado en la piel o
tejido subcutáneo.
 Coaxial: Este fue introducido por Adrián en 1929 y es el más adecuado para la
práctica clínica. Consiste en una aguja hipodérmica a través de cuyo interior se
han insertado uno o varios conductores metálicos finos aislados entre sí y con
respecto a la aguja. Sólo el extremo de estos conductores se encuentra
desprovisto de aislamiento y es por este punto por el que se captura la señal
procedente del tejido muscular. En la actualidad cada vez se usa con mayor
frecuencia un electrodo coaxial multicanal en el cual hay 14 conductores. Con
éste se puede determinar el territorio de la unidad motora. Este territorio
aumenta en los procesos patológicos de carácter neurógeno (en los cuales hay
lesión del nervio motor) y disminuye en las lesiones musculares.
Figura 8: Electrodos invasivos tipo aguja
37
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
3.1.3. Potenciales característicos en EMG
Pueden ser debidos a la actividad voluntaria o a la espontánea. La actividad de inserción
es un tipo de actividad espontánea que se origina al penetrar el electrodo en el músculo
y que dura, en sujetos sanos, un poco más que el movimiento del electrodo. En algunos
sujetos enfermos es fácilmente inducida, presentando una duración mayor y ondas
puntiagudas. Los potenciales de fibrilación son de pequeña amplitud (30 a 50 pV) con
una duración entre 0,5 y 2 ms y con una frecuencia de repetición entre 2 y 10 por
segundo. Pueden ser bifásicos o trifásicos y son consecuencia de la contracción
espontánea de las fibras musculares. Son característicos de músculos en los que la
continuidad entre el axón motor y la fibra muscular se ha interrumpido.
Las fasciculaciones son contracciones espontáneas de fibras musculares o unidades
motrices, lo suficientemente potentes para producir una contracción visible del músculo
pero sin que la articulación se mueva. Pueden presentarse en sujetos sanos y en
enfermedades degenerativas muy graves de las neuronas motrices, lo que hace difícil
el diagnóstico. Otros tipos de actividad espontánea son: la respuesta miotónica, los
calambres, los espasmos musculares, etc.
Dentro de la actividad voluntaria, los potenciales de unidad motriz (PUM) son el objeto
principal de estudio. Consisten en la suma de distintos potenciales de acción de grupos
de fibras musculares que se están contrayendo casi sincronizadamente. Pueden ser
monofásicos, bifásicos o trifásicos y, en ocasiones, polifásicos con cinco o más fases.
Su duración está comprendida entre 2 y 15 ms y su amplitud entre 100 pV y 2 mV,
aunque estas magnitudes dependen mucho del tipo de electrodos empleado y del
músculo considerado (número de fibras de la UM).
Figura 9: Tipos de señales EMG
38
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
3.1.4. Características de la señal EMG
Se establece bien que la amplitud de la señal EMG es estocástica en la naturaleza y
razonablemente representada por una función de distribución Gaussiana. Su amplitud
debe estar por el orden de 0 a 10mv pico a pico de 1.5mv vrms y con un rango de
frecuencias de 0Hz a 500Hz siendo más dominantes en el rango de 50Hz a 150Hz ya
que estos tipos de señales son de rangos de frecuencia para EMG de superficie, pues
con aguja pueden llegar hasta los 10Khz.
Figura 10: Espectro de señales EMG
MG
39
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
3.2. Fundamentos Electrónicos
Se explicará la funcionalidad de cada uno de las etapas que se evalúan para el diseño y
construcción de la Prótesis Biónica con sus diferentes aplicaciones y configuraciones que
se van a utilizar:
 Amplificador Operacional
 Amplificador OPAM Industrial
 Filtros de señal
φ Análisis en la FFT (Transformada Rápida de Fourier)
φ Análisis en la DEP (Densidad Espectral de Potencia)
 Servomotor DC
 MCU SAM4SD32C Xplained Pro ATMEL
 MCU Atmega32A
 MCU 18F2550 Protocoló USB CDC
 Comunicación por PWM
 Bluetooth HC05 protocoló RS232
 Processing Software
 Etapa de Potencia Eléctrica
3.2.1. Amplificador OPAM Industrial
Realizando pruebas desimulación y en laboratorio, su pudo sacar la conclusión que
este dispositivo OPAM AD620 presenta altas características ideales en modo
diferencial, con ganancias altas para la adquisición de señales biomédicas ya que estas
operan en los milivoltios
Figura 11: Monitoreo de señales EMG
40
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
Simulador Multisim12 de electrónica analógica basado en PSpice OrCAD PSpice EE es
un SPICE simulador de circuitos de aplicación para la simulación y verificación de
circuitos analógicos y de señal mixta. OrCAD EE normalmente se ejecuta simulaciones
para circuitos definidos en OrCAD Capture, y opcionalmente puede integrarse
con MATLAB / Simulink, utilizando el Simulink para PSpice Interface (SLP). PSpice es
un acrónimo de Programa de Simulación de personal con circuito integrado énfasis.
El Opam AD620 es equivalente a un diferencial de precisión sin necesidad de
configurarlo con tensión simétrica o de la ayuda de otros operacionales para configurarlo
en el modo de restador de tensión.
Se ha diseñado en simulación diferentes configuraciones para observar su
comportamiento de manera ideal en simuladores con modelos aportados por los
fabricantes, al configurar el diferencial con alimentación continua ya que el
microcontrolador trabaja con tensiones arriba de los 0v, por lo que optaré por subir la
referencia de las señales de electromiografía a 1.5v ya que el conversor ADC trabaja en
un rango de 0v a 3.3v.
Figura 12: Esquema electrónico del AD620
41
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
3.2.2. Filtros de Señal
Un filtro electrónico es un sistema que tiene como función separar, modificar y manipular
el espectro de frecuencia de una señal de entrada para obtener una señal de salida con
propiedades distintas y deseadas por el diseñador para cumplir algún procesado o
análisis correcto al propósito deseado.
Los filtros electrónicos que se fabricaban con resistencias, capacitores e inductores,
tienen cálculos son muy complejos y por lo tanto muy laboriosos, por otro lado la ventaja
de estos dispositivos es que tienen una muy baja sensibilidad, donde su aproximación
es excelente cuando el valor real de cada elemento es diferente al valor ideal. El cambio
entre la respuesta esperada del filtro y su respuesta real es muy similar, por lo tanto el
filtro se aproxima mucho a la respuesta esperada por el sistema. Estos tipos de filtros
que se fabricaban con los dispositivos previamente ya mencionados, fueron introducidos
en 1915 tanto en Alemania como en E.U.A. por Wagner y Campbell, respectivamente.
En 1955 los investigadores R. P. Sallen y E. L. Key diseñaron otro tipo de filtros
conocidos como Sallen-Key, donde los cálculos matemáticos se simplificaron usando
resistencias, capacitores y amplificadores operacionales. La desventaja que presentan
es que el valor de la sensibilidad es mucho mayor. Con el avance tecnológico
actualmente en el 2015 contamos con 3 tipos de filtros electrónicos que son las bases
para diferentes dispositivos de control y accionamiento.
Figura 13: Señal con filtro procesada
42
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
3.2.2.1. Filtro Electrónico
Filtro es un caso particular de sistema que discrimina algún atributo de los objetos o
señales aplicados a su entrada, y permite o suprime el paso de dichos objetos o
señales si y solo si estos presentan ese atributo. Así, filtros de aire y aceite permiten
que estas sustancias los atraviesen, evitando que otras impurezas como polvo
alcancen su salida; filtros de luz (por ejemplo, luz infrarroja) permiten el paso de solo
una parte del espectro electromagnético. En las secciones anteriores se presentó la
propiedad de los sistemas LTI de filtrar diferentes componentes en frecuencia de su
señal de entrada, caracterizada por la respuesta en frecuencia H(w). Es por ello que
los términos sistema LTI y filtro se utilizan con frecuencia como sinónimos.
Eligiendo la posición de los polos y ceros en la función de transferencia se eligen los
cocientes ak y bk para obtener una determinada forma de la respuesta en frecuencia
H(w), que puede considerarse como función de ponderación o conformación
espectral, pues la salida del sistema es Y(w) = H(w).X(w).
Los sistemas LTI en estas funciones de filtrado selectivo de frecuencias o
conformación espectral se utilizan de varias maneras: como eliminadores de ruido,
conformación espectral para igualación de canales de comunicación, detección de
señales en radar y sonar, análisis espectral, etc.
Figura 14: Tipos de filtro en espectro de frecuencia
43
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
Existe varios tipos de filtros electrónicos que cumplen diferentes funciones como es
filtrar señales menores a una frecuencia o mayores a otra, dependiendo de la
especificación podemos encontrar los siguientes filtros:
De acuerdo con la variación en el espectro:
 Filtros pasa alto
 Filtros pasa bajo
 Filtros pasa banda
φ Banda eliminada
φ Multibanda
φ Pasa todo
φ Resonador
φ Oscilador
φ Filtro peine
φ Filtro rechaza banda
De acuerdo con su orden:
 Filtros de primer orden
 Filtros de segundo orden
 Filtros de enésimo orden
De acuerdo con el tipo de respuesta al impulso:
 FIR (Finite Impulse Response)
 IIR (Infinite Impulse Response)
 TIIR (Truncated Infinite Impulse Response)
De acuerdo a la estructura que se implementa:
 Laticce
 Varios en cascada
 Varios en paralelo
Figura 15: Espectro de frecuencia en gráfica de filtros
44
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
3.2.2.2. Filtros pasivos
Son aquellos circuitos que utilizan capacitores, inductores y resistencias para
modificar una señal de entrada a una salida con baja sensibilidad y poca disipación
de energía.
a. Filtro Pasa bajos
En el caso ideal, dejan pasar las señales cuya frecuencia es inferior a una
frecuencia designada nombrada como frecuencia de corte, las señales de
frecuencias superiores a ésta son rechazadas o atenuadas considerablemente. La
forma ideal de la respuesta en frecuencia y los símbolos utilizados para los filtros
de paso bajo son:
La aplicación de filtros pasivos constituye una de las bases de la electrónica para el
procesamiento de señales, modificando su espectro, amplitud y fase. Haciendo
pruebas de diseño en Multisim12 se puede observar un comportamiento de cómo
funcionaría un circuito pasa bajos, ya que este simulador permite hacer una
aproximación a lo real del 85% de precisión esto si se le agrega parámetros
correctos y precisos de un diseño real.
45
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
b. Filtro Pasa altos
En el caso ideal un filtro pasa alto deja transmitir frecuencias mayores a la
frecuencia de corte y las frecuencia menores las atenuara, modificando su espectro,
amplitud y fase, dependiendo del diseño del circuito de filtro la señal se modificará
para la aplicación deseada.
c. Filtro Pasa banda
Para las aplicaciones de separación de señales, los filtros pasa banda se utilizan
para permitir el paso de una señal que tiene un intervalo de frecuencias y atenuar el
resto de señales que no contengan estas frecuencias ya que es un intervalo
intermedio entre frecuencias altas y bajas.
1 = 12 ∗ 1 ∗ 1
2 = 12 ∗ 2 ∗ 2
46
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
3.2.2.3. Filtros activos
Se les llama filtros activos a los diseños donde se usan amplificadores operacionales
para un mejor filtrado y no invasión en señales de bajo potencial. La ventaja de
diseñar este tipo de filtro es la eliminación de inductancias, ya que el circuito se
reduce tanto en tamaño como en costo.a. Filtro Pasa bajos
Se ha diseñado un filtro que tiene una entrada con componentes pasivos pero que
al acondicionar el OPAM necesita alimentación eléctrica convirtiéndolo en un filtro
activo y permitiendo aislar la señal de entrada de la señal de salida, se observa la
misma señal atenuada así se le adicione una carga en la salida.
b. Filtro Pasa altos
Se ha diseñado un filtro pasa altos, que permite el paso de frecuencias mayores a
300Hz y menores a esta frecuencia son atenuados, esto permite evaluar señales
con estas características como es el caso de señales EMG de las señales de baja
frecuencia como es la red eléctrica de 60Hz.
47
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
3.2.3. Microcontroladores MCU & MPU
La tecnología actual se ha desarrollado ampliamente en la digitalización y
procesamiento de señales ampliando el rango de análisis en gran medida gracias a la
implementación de estos datos de manera digital con la programación pues también la
miniaturización de diversos componentes electrónicos han aumentado la capacidad de
procesar una gran cantidad de datos en una área muy reducida con un gran desempeño
y fiabilidad, los chip son un gran avance en nuestro actual sistema tecnológico ya que
cada año se amplía el número de transistores por centímetro cuadrado.
Antiguamente los sistemas de procesamiento digital disponían de una gran cantidad de
componentes en etapas de control ya que se tenía por separado la unidad central de
procesos CPU, la unidad aritmética lógica ALU, las memorias RAM ROM, periféricos de
entrada I/O, puertos de comunicación I2C RS232 USB, en fin se disponía de una gran
cantidad de componentes en una placa de circuito impreso PCB, actualmente con el
avance en micro electrónica disponemos de dispositivos que contienen todos los
componentes necesarios para el procesamiento digital de datos programados los cuales
son llamados como microcontroladores MCU y microprocesadores MPU.
En proyectos tecnológicos de desarrollo es fundamental dominar el manejo de estos
dispositivos de control y procesamiento de datos, en mi formación como profesional eh
venido desarrollando experiencias con estos dispositivos y haciendo múltiples proyectos
en investigación, llevándolos muchas veces al límite de sus arquitecturas y tecnología
de diseño para observar su desempeño en el proceso de datos y traslado de
información, basándome en dos tecnología de microcontroladores bastantes usados en
la comunidad profesional como son los fabricantes de Atmel y Microchip.
CPU
ALU
EEPROM
RAM
PE
R
IF
ER
IC
O
S 
I/
O
Figura 16: Arquitectura de un MCU
48
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
Estos dos fabricantes tienen una similitud de manera general, pero cuando los eh puesto
a prueba a límites de velocidades en procesamiento de datos, estabilidad, precisión y
calidad, la diferencia es amplia dependiendo de la aplicación de estas dos grandes
arquitecturas de fabricación.
Para grandes cantidades de información donde se requiere cálculos complejos no solo
en aritmética sino también de funciones trigonométricas, sin dudar escogería un
microprocesador y en este campo Atmel es sin dudar uno de los fabricantes reconocidos
y utilizados para la parte industrial, ya que estos dispositivos están diseñados para el
proceso de datos de punto flotante FPU en cálculos trigonométricos con coma decimal
para aplicaciones en quipos de control programable PLC, equipos biomédicos, equipos
de comunicaciones satelitales, dispositivos móvil Smartphone, equipos de interfaces
graficas HMI y una amplia gama de equipos industriales en control, biomedicina y
comunicaciones que requieren una gran precesión y estabilidad en procesamiento de
información ya que tienen como procesador un ARM que es una arquitectura RISC .
Figura 17: Tecnologías en MCU
Figura 18: Microprocesador de Atmel
49
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
3.2.3.1. Microchip Technology
Es una empresa que se dedica a la fabricación de chips o circuitos electrónicos
encapsulados como microcontroladores, memorias y semiconductores analógicos,
los cuales son muy usados en la industria para el diseño y construcción de
dispositivos de control digital, uno de sus principales productos más usados por la
comunidad electrónica es el manejo de microcontroladores PIC (Circuitos Integrados
Programables), que básicamente es un minicomputador ya que cumple con todos los
requisitos básicos de un ordenador como memoria RAM, ROM, ALU, CPU, puertos
I/O, osciladores, y muchas más arquitecturas que actualmente tienen todo
computador pero a una escala menor en almacenamiento y potencia de procesos de
datos por lo cual se utiliza generalmente para procesos básicos de control y de una
tarea especificada.
En los diferentes proyectos realizados se pudo observar el comportamiento y la
fiabilidad de este tipo de microcontroladores y presentan dificultades al momentos de
procesar grandes cantidades de información y la velocidad de sus cálculos también
son lentos para este tipo de aplicaciones a excepción de los DsPIC 30F y 33F, sin
embargo para el control de dispositivos de visualización GLCD con interfaces graficas
PC o aplicaciones adquisición de señales analógicas presentan grandes
prestaciones ya que es una de sus principales características que presenta esta
tecnología tanto como las librerías e información amplia contenida en la red para
poder programar alguno de estos chips.
Figura 19: Tecnología de MCU de Microchip
50
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
La arquitectura de los microcontroladores de Microchip generalmente es para
procesos de control básicos con un amplio manejo de protocolos de comunicación
convencionales como I2C, RS232, USB y buses paralelos de 8bits, 16bits y 32bits;
protocolos que son los más usados en diferentes dispositivos de control y
comunicación de datos.
Como podemos observar en la arquitectura del MicroControlador 18F2550 presenta
muchas características en control de su información y protocolos de comunicación,
monitoreo y control de datos, para el proyecto de la prótesis biónica opte por aplicar
la comunicación UBS CDC para el envío y recepción de datos de calibración,
monitoreo y control de los servo motores DC, permitiendo el monitoreo mediante
interfaz gráfica en un computador de cualquier sistema operativo de Windows 7, 8,
10 y próximos que vengan ya que está registrado con los VID PID para este sistema
operativo.
Figura 20: Arquitectura de hardware del 18F2550
51
Ingeniería Electrónica Autor: Quesquén Esquén Jesús Raúl
UNPRG - FACFyM Asesor: Dr. Quispe Rojas Julio
3.2.3.2. Atmel Corporation
Es una compañía fabricante de semiconductores y microcontroladores, que fue
fundada en 1984 con una tecnología de aplicaciones Industriales. Desarrollando una
línea de productos que incluye microcontroladores derivados del 8051, el AT91SAM
basados en ARM, y sus propias arquitecturas desarrollando AVR y AVR32,
dispositivos de radiofrecuencia, memorias EEPROM y Flash, ASICs, WiMAX, y
muchas otras que actualmente se encuentran en la mayoría de dispositivos de
aplicaciones de precisión industrial.
Atmel sirve a los mercados de la electrónica de consumo para equipos de precisión
en la industria del diseño e implementación de tipo industrial y embebidos para el
desarrollo con MCU y MPU en la industria de la electrónica para
ingeniería, aplicaciones en tecnología de comunicaciones de alta
seguridad, computadores de multiprocesos, redes de comunicación, electrónica
industrial, equipos médicos de precisión, electrónica automotriz de
precisión, tecnología aeroespacial y tecnología militar. Es una industria líder en
sistemas seguros, especialmente en el mercado de las tarjetas seguras para
aplicaciones de alta