Memoria - Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso

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TRABAJO DE FINAL DE GRADO 
Grado en Ingeniería Electrónica y Automática Industrial 
CREACIÓN DE UNA PRÓTESIS CON IMPRESIÓN 3D Y 
CIRCUITO IMPRESO 
 
 
Memoria y Anexos 
 
 
Autor: Geovanny Mejia Muñoz 
Director: Sergio Gómez González 
Departamento: EGE 
Convocatoria: Mayo del 2023 
 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
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Resumen 
Este proyecto consiste en la creación de una prótesis mioéletrica para amputaciones transradiales de 
bajo costo, pensada para personas con amputaciones que busquen aumentar su calidad de vida, y no 
se puedan permitir una prótesis con tecnología punta. Con el fin de cumplir ese objetivo, se crea una 
placa de circuito impreso capas de acondicionar señales EMG mediante amplificadores de 
instrumentación, amplificadores operacionales y una variedad de filtros de señal. Para después ser 
procesada y analizada por la placa de Arduino UNO que con la ayuda del entorno de programación IDE 
de Arduino, controla los actuadores electrónicos que efectuaran los movimientos de la prótesis. 
La otra parte importante del proyecto es el desarrollo y diseño de piezas con tecnología 3D, usada para 
imprimir las piezas que componen la prótesis y las bases en donde irán posicionados los componentes 
electrónicos. Se profundizará en la impresión 3D con tecnología de procesamiento digital de la luz 
(DLP), dado que se trabajará en algunas piezas con resina elastómera, la cual proporciona un acabado 
suave y flexible a las piezas. 
 
 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
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Resum 
Aquest projecte consisteix en crear una pròtesi mioelèctrica per a amputacions transradials de baix 
cost, pensada per a persones amb amputacions que busquen augmentar la seva qualitat de vida, i no 
es puguin permetre una pròtesi amb tecnologia punta. Per tal de complir aquest objectiu, es crea una 
placa de circuit imprès capaç de condicionar senyals EMG mitjançant amplificadors d’instrumentació, 
amplificadors operacionals i una varietat de filtres de senyal. Per ser processada i analitzada després 
per la placa Arduino UNO que amb l'ajuda de l'entorn de programació IDE d'Arduino, controla els 
actuadors electrònics que realitzen els moviments de la pròtesi. 
L'altra part important del projecte és el desenvolupament i disseny de peces amb tecnologia 3D, 
utilitzada per imprimir les peces que componen la pròtesi i les bases on aniran posicionats els 
components electrònics. S'aprofundirà en la impressió 3D amb tecnologia de processament digital de 
la llum (DLP), ja que es treballarà en algunes peces amb resina elastòmera, la qual proporciona un 
acabat suau i flexible a les peces. 
 
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Abstract 
This project consists of the creation of a low-cost myoelectric prosthesis for transradial amputations, 
designed for people with amputations who seek to increase their quality of life, and cannot afford a 
high technology prosthesis. To accomplish this goal, a printed circuit board is created that is capable of 
conditioning EMG signals using instrumentation amplifiers, operational amplifiers, and a variety of 
signal filters. To later be processed and analyzed by the Arduino UNO board that, with the help of the 
Arduino IDE programming environment, controls the electronic actuators that will carry out the 
movements of the prosthesis. 
The other important part of the project is the development and design of parts with 3D technology, 
used to print the parts that make up the prosthesis and the bases on which the electronic components 
will be positioned. 3D printing with digital light processing (DLP) technology will be deepened, since 
some pieces will be worked with elastomeric resin, which provides a soft and flexible finish to the 
pieces. 
 
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Agradecimientos 
Me gustaría agradecer a todas las personas que hicieron posible la elaboración de este proyecto, ya 
sea aportándome conocimiento o guiándome y apoyándome en el transcurso de este. Quisiera 
agradecer en primer lugar a toda mi familia, en especial a mi madre que siempre se preocupo por mi y 
velo para que me fuera bien en todos los ámbitos de mi vida. Agradezco a mi tutor de TFG Sergio 
Gómez, dado que a pesar de que presente altibajos a lo largo de todo el proyecto, siempre se presento 
asertivo e interesado en brindarme su ayuda. También agradezco a Laura Daniela, que estuvo a mi lado 
en todo el transcurso del proyecto, dándome su ayuda y apoyo para motivarme y dar lo mejor de mí. 
 
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Glosario 
EMG – electromiografía 
PCB – (Printed Circuit Board en inglés) Placa de circuito impreso 
GND – (Ground en inglés) Punto en el circuito donde el voltaje se define como nulo o neutro. 
ADC – (Analogic to Direct Converter en inglés) Convertidor de señales analógicas a señales digitales. 
DLP – (Digital Light Processing en inglés) Procesamiento digital de la luz. 
SLA – (stereolithography en inglés) Estereolitografía 
FDM – (Fused Deposition Modeling en inglés) Modelado por deposición fundida, tecnología usada en 
la impresión 3D. 
ABS – (Acrilonitrilo Butadieno Estireno) Material termoplástico utilizado en la impresión 3D 
PWM – (Pulse Width modulation en inglés) Modulación por ancho de pulso. 
IDE - (Integrated Development Environment en inglés) Entorno de desarrollo integrado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Índice 
RESUMEN __________________________________________________________ 2 
RESUM _____________________________________________________________ 3 
ABSTRACT __________________________________________________________ 4 
AGRADECIMIENTOS __________________________________________________ 6 
GLOSARIO __________________________________________________________ 8 
PREFACIO _________________________________________________________ 12 
1.1. Motivación ............................................................................................................. 12 
INTRODUCCIÓN_____________________________________________________ 13 
SEÑALES DE ELECTROMIOGRAFÍA. ______________________________________ 14 
1.2. Obtención de la señal EMG del bíceps .................................................................. 15 
PLACA DE CIRCUITO IMPRESO _________________________________________ 16 
1.2.1. Componentes ........................................................................................................ 16 
1.2.2. Etapa amplificadora diferencial ............................................................................ 18 
1.2.3. Etapa de filtrado pasa banda ................................................................................ 20 
1.2.4. Etapa de filtrado Notch ......................................................................................... 21 
1.2.5. Etapa rectificadora de precisión de onda completa............................................. 22 
1.2.6. Etapa amplificadora regulable .............................................................................. 23 
1.3. Fabricación de la placa impresa ............................................................................ 24 
1.4. Esquema electrónico ............................................................................................. 25 
MICROCONTROLADOR ARDUINO UNO __________________________________ 29 
1.5. Software IDE Arduino ............................................................................................ 29 
1.5.1. Código Arduino ..................................................................................................... 30 
DISEÑO DE LA PRÓTESIS ______________________________________________ 31 
IMPRESIÓN 3D CON TECNOLOGÍADLP __________________________________ 35 
1.6. Fotopolimerización y tipos de resinas. .................................................................. 35 
1.7. Impresión de la prótesis ........................................................................................ 37 
CREACIÓN DE LA PRÓTESIS ____________________________________________ 40 
1.8. Electrónica de la prótesis. ...................................................................................... 40 
1.8.1. Lista de componentes electrónicos ...................................................................... 40 
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ANÁLISIS DEL IMPACTO AMBIENTAL ____________________________________ 45 
CONCLUSIONES _____________________________________________________ 47 
PRESUPUESTO Y/O ANÁLISIS ECONÓMICO _______________________________ 49 
BIBLIOGRAFÍA ______________________________________________________ 51 
ANEXO A: CÓDIGO ARDUINO PARA CONTROL DE LOS SERVOMOTORES _______ 55 
ANEXO B: ESTUDIO DE MERCADO DE LOS COMPONENTES ELECTRÓNICOS. _____ 56 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Prefacio 
1.1. Motivación 
Este proyecto vino dado a la búsqueda de una solución viable, económica y cómoda para las personas 
cuya necesidad sea una prótesis que cumpla con sus expectativas y requerimientos para que les 
permita de nuevo realizar tareas simples de la vida cotidiana que le afectan a su calidad de vida. De 
esta manera, la prótesis garantizará un nivel de independencia a las personas, ayudándoles a realizar 
tareas sencillas como agarrar, cargar y soltar un objeto. También busca abrir a los lectores nuevas 
herramientas que podrá utilizar y profundizar, siendo el objetivo, sacar el máximo provecho de todo lo 
que puede hacer la tecnología enfocada en la salud.
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Introducción 
Una prótesis se define como un mecanismo artificial encargado de remplazar una parte faltante o 
dañada del cuerpo humano, que tiene como objetivo mejorar las capacidades físicas o estéticas del 
paciente, siendo vital el acceso a una prótesis para aquellas personas que han sufrido una amputación, 
dando como resultado una mejora en su calidad de vida, ofreciendo independencia, confort funcional, 
y una mejor apariencia. 
La finalidad de este proyecto se basa en la innovación de una prótesis mioeléctrica de mano, para todas 
aquellas personas que hayan pedido dicha extremidad. La prótesis les permitirá agarrar y soltar objetos 
con una fuerza de sujeción segura y firme, siendo gobernada por los impulsos musculares del paciente 
a voluntad, y la podrá obtener a un precio mucho más económico a comparación de las demás 
opciones del mercado [1]. Por otra parte, su uso deberá cumplir las funciones básicas del usuario en la 
vida cotidiana asegurando siempre una máxima comodidad. Además, también busca acercar al lector 
a buscar nuevas soluciones más eficientes y económicas que puedan revolucionar cada vez más este 
ámbito de la tecnología. 
Este trabajo se dividirá en tres grandes bloques, siendo el primero el diseño y elaboración del circuito 
impreso de un sensor de electromiografía, el cual se encargará de la recepción y filtrado de señales 
provenientes de los impulsos eléctricos que generan los músculos al contraerse y relajarse por medio 
de electrodos. El segundo, será el diseño y la impresión 3D de la estructura de la prótesis, la cual 
consiste en la selección de un modelo ya elaborado de acceso abierto y adaptarlo según las 
necesidades del proyecto y, por último, la tercera parte comprenderá toda la parte del ensamblaje, 
servomotores, suministro de energía, conexionado, microcontrolador y código de programación, 
dando como resultado una prótesis integra. 
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Señales de electromiografía. 
Las señales electromiografías (EMG) son señales eléctricas provenientes de los músculos cuando estos 
mismos se contraen o se relajan. Dichas señales son utilizadas con frecuencia en la ingeniería 
biomédica dado a su amplia gama de aplicaciones, como por ejemplo: Diagnóstico y tratamiento de 
trastornos neuromusculares, evaluación de la fatiga muscular, evaluación del dolor muscular, 
investigaciones en biomecánica y control de prótesis, entre otros. Siendo el control de prótesis, el 
ámbito central, y el cual se explicará más a profundidad a lo largo de este proyecto. 
Respecto a la naturaleza de las señales EMG, su forma puede variar dependiendo el musculo que se 
esté analizando o la acción que está haciendo dicho musculo. La amplitud de la señal puede variar en 
función a la fuerza con la que se ejecute el movimiento y la cantidad de fibras musculares involucradas, 
en cuanto a la frecuencia, dependerá del patrón de contracción muscular. En general, se pueden 
apreciar siempre 3 tipos de formas en las señales: 
1. Ondas de acción: Son señales de corta duración que provocan las unidades motoras del 
musculo, las cuales están formadas por conjuntos de fibras musculares. 
2. Potencial de acción de la fibra muscular: Es la amplitud más grande en la señal, y viene dada 
en el momento justo cuando todas las fibras musculares se activan al ejecutar la acción. 
3. Potencial de interferencia: Esta señal es de grande amplitud y ocurre cuando dos o más 
unidades motoras son activadas al mismo tiempo para ejecutar la acción. 
Para monitorizar las señales EMG se suelen utilizar electrodos posicionados sobre la piel del musculo 
que se quiera examinar, la colocación y el número de electrodos puede variar en función del musculo 
o la calidad de señal que se quiera obtener, pero en general se pueden utilizar dos; el primero en el 
comienzo de las fibras musculares, y el segundo en el final de las fibras musculares del musculo que se 
quiera monitorear. La mayoría de las veces se agrega un tercer electrodo que añade una mayor calidad 
a la señal y seguridad al paciente, la función de dicho electrodo es servir como punto GND y su posición 
también varía en función del musculo. Estos electrodos registrarán la actividad eléctrica superficial del 
musculo, que servirá para su análisis mediante un software que permite visualizar las señales a tiempo 
real y registrarlas, si se desea, para su estudio posterior. 
 
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1.2. Obtención de la señal EMG del bíceps 
En el caso de las prótesis de brazos, se estudian las señales EMG provenientes de los músculos 
remanentes de brazo del paciente, con el fin de utilizarlas como entradas que controlarán la posición 
y movimiento de la prótesis, permitiéndoles hacer movimientos más naturales en su vida diaria. 
En este proyecto se profundizará el estudio del bíceps, dado que se utilizará la señal EMG proveniente 
de dicho musculo como entrada de activación de la prótesis. La medición de esta señal se obtendrá 
mediante la configuración de tres electrodos, la cual consiste en utilizar dos electrodos activos y un 
electrodo de referencia. 
 
Figura 1: Configuración de tres electrodos para medir la señal EMG del bíceps 
Como se ve en la Figura 1, el primer electrodo activo se conectará en la parte superior y el segundo en 
la parte inferior de bíceps. La distancia y orientación de los electrodos variara según la morfología del 
musculo y el objetivo del estudio, en las pruebas de este proyecto se situarán a una distancia de 4 cm 
entre si aproximadamente. El tercer electrodo, el electrodo de referencia o GND, se colocará en una 
zona cercana al musculo, pero donde que no haya actividad muscular, en este caso se recomienda en 
el hueso de codo. Este último electrodo se encargará de dar el voltaje de referencia a la señal EMG 
consiguiendo así, eliminar ruidos en la señal ocasionados por agentes externos. 
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PLACA DE CIRCUITO IMPRESO 
La obtención de la señal EMG proveniente de los electrodos debe deser procesada por un 
microcontrolador y analizada posteriormente por un software de programación como se ha dicho 
anteriormente, teniendo en cuenta que esta señal, necesita ser tratada adecuadamente para poder 
obtener información de ella. Es por esto, que se ha diseñado una placa de circuito impreso (PCB) que 
hará pasar la señal por un proceso de filtrado que atenuará las señales de ruido que se hayan 
incorporado en el momento de la medición. Por otra parte, la señal proveniente de los electrodos viene 
dada en ordenes de magnitud de 0 mV a 10 mV, dependiendo la fuerza efectuada y el tipo de musculo 
que haga la acción, con lo cual son valores muy bajos para que los microcontroladores puedan trabajar 
con ellas y poder convertirlas en una señal digital. Por ello la PCB también deberá tener una etapa 
amplificadora, que aumentará la amplitud de la señal a valores adecuados para su análisis. 
1.2.1. Componentes 
1.2.1.1. Amplificador INA128P 
Tabla 1: Especificaciones del amplificador INA128P [4] 
Rango de Voltaje de alimentación ± 18 V 
Rango de voltaje analógica de entrada ± 40 V 
Ganancia 1 – 10000 % 
Impedancia de entrada 10 GΩ 
Rechazo de modo común (CMRR) 120 dB 
Ancho de banda (Ganancia=100) 200 kHz 
Voltaje offset de entrada 50 µV 
 
1.2.1.2. Amplificador TL084C 
Tabla 2: Especificaciones del amplificador TL084CN [6] 
Rango de Voltaje de alimentación ± 18 V 
Rango de voltaje de entrada diferencial ± 30 V 
Impedancia de entrada 1 TΩ 
Rechazo de modo común (CMRR) 86 dB 
Ancho de banda (Ganancia=100) 3 MHz 
Voltaje offset de entrada 3 mV 
 
 
Figura 2: Amplificador INA128P [5]. 
 
Figura 3: Amplificador TL084CN [7]. 
 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
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1.2.1.3. Conector Jack 3.5 mm 35RASMT4BHNTRX 
Tabla 3: Especificaciones del conector 
35RASMT4BHNTRX [8] 
Dimensiones 10x5x19mm 
Tipo de montaje Superficial 
 
 
1.2.1.4. Resistencias SMD tamaño 1206 
Tabla 4: Lista de resistencias utilizadas en la PCB 
 Cantidad 
Resistencia de 330 kΩ 2 
Resistencia de 100 kΩ 3 
Resistencia de 62 kΩ 2 
Resistencia de 27 kΩ 2 
Resistencia de 15 kΩ 1 
Resistencia de 10 kΩ 7 
Resistencia de 1.2 kΩ 1 
 
1.2.1.5. Condensadores SMD tamaño 1206 
Tabla 5: Lista de condensadores utilizadas en la PCB 
 Cantidad 
Condensador 100 nF 6 
Condensador 1 uF 2 
 
1.2.1.6. Bornera de 3 posiciones hembra 
Tabla 6: Especificaciones de la bornera 3 posiciones [11] 
Voltaje máximo 300 V 
Intensidad máxima 10 A 
Radio de entrada de conector 3.5 mm 
 
Figura 5: Resistencias SMD [9]. 
Figura 6: Condensadores SMD [10]. 
Figura 7: Bornera de tres posiciones [11]. 
Figura 4: Conector 35RASMT4BHNTRX [8]. 
 Memoria 
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1.2.1.7. Potenciómetro T93 YB 100 kΩ 
Tabla 7: Especificaciones del potenciómetro T93 YB [12] 
Voltaje máximo 250 V 
Intensidad máxima 10 A 
Numero de vueltas 21 
Rango de resistencia 10–100 kΩ 
Potencia máxima 0.5 W 
Peso 820 mg 
Dimensiones 5x9.8x9.7 mm 
 
1.2.2. Etapa amplificadora diferencial 
La primera etapa de la PCB es la recepción 
de la señal EMG, la cual se entiende como 
una señal diferencial, ya que se obtiene la 
señal eléctrica del primer electrodo activo 
respecto a la señal del segundo electrodo, 
en donde ninguna de las dos señales es de 
potencial 0. Para llevar a cabo la 
recepción de las señales EMG, se utilizó 
un conector Jack de 3.5 mm, sin hacer uso 
de todos sus pines, dado que los dos 
últimos pines son utilizados de 
comprobantes para saber si hay o no una 
entrada Jack insertada. El pin 1 se utilizó 
para el electrodo de referencia, mientras 
que el pin 2 y 3 se utilizaron para los dos 
electrodos activos, como se muestra en la 
figura 9. 
Tomando en consideración que la señal 
de entrada es diferencial, se empleó un 
amplificador de instrumentación (o 
también conocidos como amplificadores 
diferenciales), el cual es un dispositivo 
especializado en medir señales de voltaje muy 
Figura 8: Potenciómetro T93 YB [12]. 
Figura 9: Circuito eléctrico de la etapa 
amplificadora diferencial. 
GND 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
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pequeñas entre dos puntos, y ante la presencia de ruido eléctrico, es muy eficaz dado que atenúa las 
señales comunes en las entradas. Estos dispositivos tienen una ventaja y es que poseen una gran 
impedancia en sus entradas, lo que significa que no afectan considerablemente el circuito en el que 
están midiendo. Además, tienen una ganancia ajustable que permite amplificar la señal de salida en 
función de las necesidades. 
Para seleccionar los componentes que se usaran en esta etapa, hay que definir qué tipo de señal de 
entrada se tendrá y como se quiere que sea la señal de salida. En este caso, dado al estudio previo de 
señales de electromiografía, la señal de entrada que se espera es una señal analógica, de amplitud una 
amplitud máxima de 10 mV y una frecuencia de 25 Hz aproximadamente. En cuanto a la señal de salida, 
se desea que tenga una amplitud considerable con el fin poder trabajar mejor con ella y este menos 
propensa a ser alterada por ruidos eléctricos. Por ello, se propone una ganancia de 40 en el 
amplificador diferencial, dando como resultado un voltaje de salida máximo de 400 mV. 
Para poder fijar el valor de los componentes, según como se puede ver en la figura 9, el único 
componente al que hay que establecerle su valor es la resistencia Rg, representada por la R1 en el 
esquema eléctrico, la cual define la ganancia del amplificador de instrumentación. Para poder 
determinar su valor, el fabricante del amplificador brinda en las hojas de especificaciones técnicas la 
función de transferencia en función de la resistencia Rg (Ec. 1): 
 
𝑨𝑽 =
𝑽𝒐𝒖𝒕
𝑽𝒊𝒏
= 𝟏 +
𝟓𝟎𝟎𝟎𝟎
𝑹𝒈
 
(Ec. 1) 
𝟒𝟎 = 𝟏 +
𝟓𝟎𝟎𝟎𝟎
𝑹𝒈
 
 
𝑹𝒈 =
𝟓𝟎𝟎𝟎𝟎
𝟒𝟎 − 𝟏
 
 
𝑹𝒈 = 𝟏𝟐𝟖𝟐 𝜴 ≈ 𝟏𝟐𝟎𝟎 𝜴 
Como se ve en la ecuación 1, el valor de la resistencia Rg ideal es de 1282 Ω para asegurar una ganancia 
de 40. Sin embargo, toca ajustar dicho valor a los que se ofrecen comercialmente, por lo que el valor 
más próximo es de 1200 Ω, quedando así una ganancia final de 42,6 y un voltaje de salida máximo de 
426 mV. 
 
 Memoria 
20 
1.2.3. Etapa de filtrado pasa banda 
Aunque en la etapa amplificadora diferencial ya se eliminan algunas señales de ruido, aún la señal EMG 
sigue teniendo muchas interferencias, por eso se puede decir que la etapa de filtrado es la parte más 
importante de la PCB, a raíz de que se encarga de atenuar todas las señales de ruido provenientes de 
fuentes externas, asegurando a su totalidad la calidad de la señal que se está analizando. 
El principio del funcionamiento básico de los filtros es el de amplificar las señales que tengan 
determinadas frecuencias, y a su vez, atenuar señales que tengan otro tipo de frecuencias, logrando 
como resultado un circuito que solo deja pasar las señales que tengan la frecuencia configurada por el 
usuario. Este circuito está compuesto por dos circuitos, un filtro pasa bajos configurado para dejar 
pasar todas las señales por debajo de 25 Hz, y un filtro pasa altos configurado para dejar pasar toda 
frecuencia superior a 0.5 Hz. Por consecuencia, se obtiene un filtro pasa banda con un rango de 
aceptación de señal de 0.5 Hz a 25 Hz. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para determinar los componentes se hace uso de la ecuación de la frecuencia de corte, la cual si se 
modelan igual ambas resistencias y condensadores de cada filtro (es decir, C1 = C2 ; R1 = R2), se logra 
una ecuación simplificada (Ec. 2): 
 
Filtro pasa bajos 
(𝒇𝒄 = 𝟐𝟓 𝑯𝒛) 
Filtro pasa altos 
(𝒇𝒄 = 𝟎. 𝟓 𝑯𝒛) 
 
Figura 10: Circuito electrónico de la etapa de filtrado pasa banda. 
Filtro pasa altos Filtro pasa bajos 
GND 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
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𝒇𝒄 =
𝟏
𝟐𝝅 ∙ 𝑹 ∙ 𝑪
 𝒇𝒄 =
𝟏
𝟐𝝅 ∙ 𝑹 ∙ 𝑪
 
(Ec. 2) 
𝑹=
𝟏
𝟐𝝅 ∙ 𝒇𝒄 ∙ 𝑪
=
𝟏
𝟐𝝅 ∙ 𝟐𝟓 ∙ 𝟏𝟎𝟎 𝒏𝑭
 𝑹 =
𝟏
𝟐𝝅 ∙ 𝒇𝒄 ∙ 𝑪
=
𝟏
𝟐𝝅 ∙ 𝟎. 𝟓 ∙ 𝟏 𝒖𝑭
 
 
𝑹 = 𝟔𝟑. 𝟔𝟔 𝒌𝜴 ≈ 𝟔𝟐 𝒌𝜴 𝑹 = 𝟑𝟏𝟖. 𝟑𝟎 𝒌𝜴 ≈ 𝟑𝟑𝟎 𝒌𝜴 
Tal como se puede ver anteriormente, despejando el valor de la resistencia R e imponiendo un valor 
de condensador en la Ec. 2, se llega que el valor de las resistencias es de 63.66 kΩ en el filtro pasa bajos, 
en donde se aproxima a 62 kΩ para que sea un valor comercial. En cuanto al filtro pasa altos el valor 
de las resistencias es de 318.3 kΩ, que a su vez también se redondea al valor comercial más próximo 
el cual es de 330 kΩ. 
1.2.4. Etapa de filtrado Notch 
La etapa de filtrado Notch es muy similar a la etapa de filtrado explicada anteriormente, sin embargo, 
este tiene la única función de dejar pasar todas las señales a excepción de las que tengan una 
frecuencia determinada. Este tipo de filtros se utilizan en la electrónica para determinados casos en 
donde se quiera eliminar una señal especifica, la cual en este caso son las señales que tengan la 
frecuencia de 50 Hz, a raíz de que son las mayores señales de ruido que se encontraran en la señal 
medida, introducidas por redes domésticas y aparatos electrónicos que funcionan a esa frecuencia. 
Figura 11: Circuito electrónico de la etapa de filtrado notch. 
GND 
 Memoria 
22 
 
𝑪 = 𝑪𝟓 = 𝑪𝟔 = 𝟏𝟎𝟎 𝒏𝑭 (Ec. 3) 
𝑪𝒇 = 𝑪𝟕 𝑪𝟖⁄ = 𝟐𝑪 = 𝟐𝟎𝟎 𝒏𝑭 (Ec. 4) 
𝑹 = 𝑹𝟏𝟎 = 𝑹𝟏𝟏 =
𝟏
𝟐𝝅 ∙ 𝑪 ∙ 𝒇𝟎
=
𝟏
𝟐𝝅 ∙ 𝟏𝟎 𝒏𝑭 ∙ 𝟓𝟎
= 𝟑𝟏. 𝟖 𝒌𝜴 ≈ 𝟐𝟕 𝒌𝜴 
(Ec. 5) 
𝑹𝒇 = 𝑹𝟏𝟐 = 
𝑹
𝟐
= 𝟏𝟓. 𝟗𝟏 𝒌𝜴 ≈ 𝟏𝟓 𝒌𝜴 
(Ec. 6) 
 
Imponiendo valores comerciales a los condensadores, para después resolver las ecuaciones 
simplificadas de las Ec. 3, Ec. 4, Ec. 5 y Ec. 6, se pueden conocer el valor de las resistencias que hacen 
parte del circuito, para después ajustarlas a los valores comerciales. 
 
1.2.5. Etapa rectificadora de precisión de onda completa 
Teniendo en cuenta que se tiene planeado utilizar un microcontrolador para convertir la señal EMG 
analógica en una señal digital, para después ser analizada por un software de datos, se tiene que 
primero preparar la señal EMG en las condiciones adecuadas, para que el convertidor analógico a 
digital (ADC) integrado en el microcontrolador, pueda transformar la señal correctamente. 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
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Las condiciones adecuadas para que el ADC del microcontrolador pueda tratar la señal EMG, es que 
sus valores de amplitud deben estar comprendidos entre 0 V a 5 V, por lo que se utiliza un circuito 
rectificador de precisión de onda completa, el cual tiene como objetivo dejar pasar todos los valores 
positivos, y en cuanto a los valores negativos, los cambia a valores positivos, logrando una señal con 
valores de amplitud puramente positivos. 
Como se observa en la figura 12, el circuito está compuesto por dos amplificadores, dos diodos y 
resistencias del mismo valor. El primer amplificador cumple la función de un rectificador de media 
onda, el cual se puede dividir en dos partes, la primera entra en funcionamiento R13, R14 y D1, que es 
cuando se comporta como un amplificador inversor normal, pero con un diodo en serie. La segunda 
cuando entra en funcionamiento R13, R15 y D2, en el semiciclo negativo. Esta segunda parte también 
se comporta como un amplificador no inversor, pero con un diodo en serie. Por lo tanto, según el 
semiciclo en el que se encuentre la señal, se pondrá activa la primera parte o la segunda. Este 
amplificador tiene una ganancia unitaria dado que R13 tiene el mismo valor que R15 o R14. 
Por otra parte, el segundo amplificador se comporta como un amplificador sumador, el cual se encarga 
de recibir las señales obtenidas del primer amplificador y unificarlas en una única señal, obteniendo así 
la señal de salida totalmente rectificada. 
1.2.6. Etapa amplificadora regulable 
Por último, se agrega una etapa con un amplificador operacional no inversor. Esta etapa se agrega con 
el objetivo poder regular el voltaje de salida de la señal EMG, debido a que se quiere asegurar un 
método de regulación que permita siempre ajustar la prótesis al tipo de señal EMG del paciente que 
vaya a utilizarla. 
Figura 12: Circuito electrónico de la etapa de rectificadora de precisión de onda completa. 
GND 
 Memoria 
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La ganancia del amplificador operacional no inversor viene definida por la siguiente formula (Ec. 7), en 
donde Rf es la resistencia regulable del potenciómetro: 
𝑮𝒂𝒏𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂 = 𝟏 + 
𝑹𝒇
𝑹𝟏𝟖
 → 𝑹𝒇 = (𝟏𝟎 𝜴; 𝟏𝟎𝟎 𝒌𝜴) 
(Ec. 7) 
𝑮𝒂𝒏𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂𝒎𝒊𝒏 = 𝟏 + 
𝟏𝟎 𝜴
𝟏𝟎𝟎 𝒌𝜴
 ≈ 𝟏 
 
𝑮𝒂𝒏𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂𝒎𝒂𝒙 = 𝟏 + 
𝟏𝟎𝟎 𝒌𝜴
𝟏𝟎𝟎 𝒌𝜴
= 𝟐 
Resolviendo la Ec. 7 introduciendo los valores máximos y mínimos a los que se puede 
regular el potenciómetro, se obtiene que la ganancia máxima a la que se puede 
amplificar la señal de salida es de 2, y la mínima una ganancia unitaria. 
1.3. Fabricación de la placa impresa 
El programa EAGLE de la compañía Autodesk, es un software de pago utilizado para el 
diseño de circuitos electrónicos y PCBs, y también dispone de una versión gratuita para 
estudiantes y educadores. Es un software muy reconocido a nivel mundial debido a su 
constante actualización y gran cantidad de bibliotecas de componentes que disponen. 
En este proyecto se utilizó EAGLE como software para hacer la configuración y 
conexionados de los componentes que conformarán la PCB y la electrónica de la 
prótesis. Para empezar a utilizar la herramienta informática, primero se tiene que 
modelar el circuito que se quiere elaborar en la PCB, que como se habló anteriormente, 
se trata del sistema de adquisición de señales EMG con filtrado y amplificación. 
 
GND 
Figura 13: Circuito electrónico de la etapa de amplificación regulable. 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 25 
1.4. Esquema electrónico 
Figura 14: Diagrama del circuito electrónico completo de filtrado y amplificación de la señal EMG hecho con el software de diseño electrónico EAGLE.
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 27 
En el software, una vez hecho todo el diagrama eléctrico, se puede pasar a la parte de diseño de pistas, 
en ella se pasa a otra interfaz que permite configurar la posición de los componentes y las rutas de 
conexión en función de las necesidades que necesite el proyecto, como por ejemplo dimensiones 
máximas de la PCB, dirección de los puertos de conexión, distribución de calor, métodos de sujeción 
de la PCB entre otros. 
En este proyecto la configuración seleccionada fue la siguiente: 
Figura 15: Configuración completa de la distribución de los componentes, vías y conexiones de la PCB 
hecha con el software de diseño electrónico EAGLE. 
Figura 16: Configuración de la distribución de la cara superior “UP” de la PCB hecha con el software de 
diseño electrónico EAGLE. 
 Memoria 
28 
 
Figura 17: Configuración de la distribución de la cara inferior “Bottom” de la PCB hecha con el software de 
diseño electrónico EAGLE. 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 29 
Microcontrolador Arduino UNO 
Arduino uno es una placa de 
electrónica programable que se 
basa en el microcontrolador 
ATmega328P de la compañía 
Atmel [25]. Esta placa es la más 
recomendada para iniciar en el 
ámbito de la programación, siendo 
la más preferida por los 
desarrolladores de proyecto 
pequeños, gracias a su facilidad de 
programación y gran cantidad de 
recursos en línea como guías, 
librerías y códigos ya hechos entre otras 
cosas. 
Respecto a sus especificaciones técnicas de la placa Arduino UNO, cuenta con 14 pines digitales de 
entrada y salida, de los cuales 6 de ellos tienen la opción servir como salidas PWM (modulación por 
ancho de pulso), tiene 6 entradas analógicas, un oscilador de cristalde 16 MHz, conexión USB, conector 
jack de alimentación, pines de alimentación de 5 V y 3.3 V con conexión a GND, además de un botón 
de reinicio. 
1.5. Software IDE Arduino 
El software que utiliza esta placa se le llama IDE (Entorno de desarrollo integrado), el cual dispone una 
amplia gama de herramientas útiles 
para programar, depurar, editar, 
monitoreo de datos y grabar archivos 
en las placas de Arduino. Es un 
software de código abierto disponible 
para todas las personas. El lenguaje de 
programación que utiliza es un código 
hecho por la misma empresa Arduino 
basado en el lenguaje C y C++. Es un 
Figura 18: Placa Arduino UNO [25]. 
 
 
Figura 19: Placa Arduino UNO [27]. 
 
 
 Memoria 
30 
software muy cómodo de utilizar y es compatible con Windows, Mac y Linux [26]. 
1.5.1. Código Arduino 
La placa de Arduino UNO tendrá la función de recibir la señal EMG filtrada y amplificada de la PCB, para 
después convertirla en una señal digital. Para ello hace uso del ADC integrado que tiene en sus puertos 
de entrada analógicos, el cual tiene una resolución de 8 bits, lo que se traduce que tiene 1024 valores 
posibles de voltaje, y sabiendo que su rango de voltaje admitido es de 0V a 5V, también se puede 
expresar que tiene una precisión 4.88 mV. 
El Código de Arduino IDE se basa en analizar constantemente la señal digital EMG para buscar picos de 
tensión, lo cual se traduce a movimientos de los músculos. Cuando dichos picos de tensión ocurran, 
enviará una señal determinada de PWM a los 6 servomotores, la cual les indica a que ángulo deben 
moverse para efectuar el cierre de la mano de la prótesis. Por otra parte, también detectara cuando 
deja de hacerse dicho esfuerzo muscular, enviando otro tipo de señal PWM que indicara a los 
servomotores que deben volver su posición de reposo. 
El Código hecho para este proyecto en IDE de Arduino, se encuentra comentado por líneas de código 
en el Anexo A. 
 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 31 
Diseño de la prótesis 
En el mercado actual se encuentran una gran variedad de prótesis disponibles para usuarios que 
tengan una amputación transradial (amputación por debajo del codo), con las ultimas actualizaciones 
en tecnología. Sin embargo, sus precios son alarmantemente altos y la mayoría de las personas no se 
pueden permitir adquirirlas, por ello, a lo largo de los años se han creado corrientes de personas que 
quieren mejorar dichas condiciones, haciendo proyectos, grupos, fórums y ayudándose entre sí 
aportando ideas y experiencias, sin ningún ánimo de lucro. Dado a estos ideales, en la web hay una 
gran variedad de diseños de acceso libre disponibles, para que cualquier persona pueda hacer uso de 
ellos con la condición de que no sea con fines lucrativos. Por ello, en este apartado se hará una 
búsqueda de los diseños más relevantes de acceso abierto y la selección del mejor según las 
necesidades de este proyecto. 
 
Prótesis Dextrus V1.1 Robotic Han [17] 
Prótesis diseñada por el ingeniero Joel 
Gibbard (director ejecutivo de Open 
Bionics, una empresa altamente 
posicionada en el ámbito de la tecnología 
y prótesis), con el fin de abrir una 
posibilidad a de adquirir una prótesis a las 
personas más necesitadas, creo la 
prótesis de Mano llamada Dextrus Hand. 
Su diseño es robusto y su ensamblaje es 
un poco laborioso por la complejidad y el 
número de piezas que lo componen. 
 
 
 
 
 
Figura 20: Dextrus Hand [17]. 
 Memoria 
32 
 
Prótesis Tact Hand [18] 
Tact Hand es una prótesis de libre acceso hecha en 
el 2015 para personas con amputaciones 
transradiales en países de desarrollo. Esta mano 
fue elaborada como un proyecto de la universidad 
de Illinois que, por medio de motores de corriente 
continua y cables de sujeción, realiza una amplia 
gama de movimientos. Unos de sus puntos fuertes 
es su bajo coste de elaboración ($250), su no muy 
complejo ensamblaje y que tiene 6 grados de 
libertad de movimiento. 
 
 
Prótesis Compliant Prosthetic [20] 
Está prótesis es la continuación del modelo Tact Hand 
explicado anteriormente, hecha para superar las 
prestaciones del mercado de prótesis de bajo costo. 
Sus nuevas actualizaciones han marcado un gran 
avance en las prótesis de impresión 3D de bajo costo, 
dado que este nuevo modelo incluye 5 modo de 
agarre, todos activados por señales EMG. Sensores 
de presión distribuidos por toda la prótesis, con el fin 
tener un control en la fuerza de agarre que impida 
dañar los objetos sujetados por el paciente. Además, 
esos sensores de presión también pueden dar 
estímulos electro-táctiles, dándole la sensación al 
usuario de cuando entra en contacto con un objeto 
[20]. 
 
 
Figura 21: Tact Hand [18]. 
Figura 22: Compliant Prosthetic [20]. 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 33 
Prótesis Brunel Hand 2.0 [21] 
Esta prótesis fue elaborada por la compañía Open Bionics, 
es un diseño de gama superior a las vistas anteriormente, 
posee 9 grados de libertad y 4 grados de movimiento, está 
compuesta por plástico PLA, TPU y uretano, posee un peso 
de 332 g y posee una estructura robusta para ofrecer una 
resistencia a los golpes optima. Sin embargo, al tener 
mayores prestaciones, el precio también aumenta, 
llegando a valer $1506, además de presentar una dificultad 
de ensamblaje elevada respecto a las anteriores. 
En la actualidad, la compañía Open Bionics dejo de fabricar 
y vender este modelo de prótesis. Sin embargo, la 
compañía sigue dejando los archivos de la prótesis 
disponible, para todas aquellas personas que quieran 
fabricarse una ellos mismos. 
 
Prótesis ADA V1.1 [22] 
La prótesis ADA es también una prótesis 
creada por la compañía Open Bionics, 
dicha prótesis está pensada para ser 
accionada por motores lineales que tiran 
de cables metálicos, los cuales van ligados 
a las extremidades de las manos y dan 
lugar a los movimientos de la prótesis. Su 
estructura tiene la peculiaridad de estar 
compuesta por resina elastómera, la cual 
le da la flexibilidad necesaria realizar los 
movimientos sin necesidad de 
mecanismos en las articulaciones, lo cual 
hace que su ensamblaje sea muy sencillo 
constando de solo 4 piezas principales. 
Otra de las ventajas es su estética, en vista de su suave acabado da la sensación de naturalidad. 
Figura 23: Brunel Hand [21]. 
Figura 24: Ada V1.1 [22]. 
 
 
 Memoria 
34 
Analizando los modelos de prótesis expuestos anteriormente, las dos opciones más viables son la 
prótesis tact hand y la prótesis ADA por su bajo coste de elaboración y facilidad en el ensamblaje. 
Aunque la prótesis escogida para este proyecto en ADA, ya que ofrece un acabado mucho más estético, 
además de tener materiales elastómeros, que permiten una gran simplificación de piezas en el 
montaje. 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 35 
Impresión 3D con tecnología DLP 
La tecnología 3D está cada vez más implementada en la sociedad hoy en día, ya presente en varios 
campos como la ingeniería, diseño, medicina, construcción, ocio y sigue descubriéndose más usos en 
otros ámbitos. Esta tecnología permite la implementación rápida de prototipos a diseñadores y 
fabricantes sin tener que elaborar la producción completa del producto. Reduce costos al poder crear 
piezas individuales y específicas, muy útil en el ámbito del mantenimiento industrial. Es una nueva 
herramienta para crear piezas complejas que antes no se podían fabricar a menos que sean 
artesanalmente. 
A consecuencia de éxito que está teniendo esta tecnología, se está innovando cada vez más en 
métodos de impresión 3D, los cuales ofrecen nuevas prestaciones y permiten trabajar con más 
variedad de materiales. Como es el caso de la impresión 3D con tecnología DLP con resina, que se basa 
en el proceso de la fotopolimerización. 
El principio básico de funcionamientoes un método de fabricación aditiva, la cual crea la pieza capa 
por capa solidificándola con una fuente de luz. Existen dos tipos de tecnología: SLA (estereolitografía) 
y DPL (procesamiento digital de la luz). La tecnología SLA, se basa en utilizar un punto laser que es 
direccionado por un conjunto óptico, dicho punto laser se moverá capa siguiendo la silueta de la pieza, 
endureciendo la resina y dando como resultado la pieza final. Por otra parte, las impresoras DLP, las 
cuales serán las que se utilizarán en este proyecto, se basan en que en vez de tener un punto de laser, 
se tiene una pantalla LED que crea un haz de luz que mapea la capa, la cual endurece la resina 
simultáneamente. 
Las impresoras DLP disponen de una plataforma móvil en el eje Z, que se introduce en un tanque, con 
una base transparente y antiadherente, lleno de resina fotosensible. La pantalla LCD muestra imágenes 
determinadas por cada capa, irradiando luz ultravioleta y fotopolimerizando la resina. 
1.6. Fotopolimerización y tipos de resinas. 
La fotopolimerización tiene lugar en las resinas fotosensibles, dado que están formados por cortas 
cadenas de carbono, en donde entre más cortas sean dichas cadenas, más viscoso es el plástico. Las 
resinas fotosensibles cambian sus propiedades físicas con la luz ultravioleta, haciendo que los 
monómeros que la conforman se unan entre si aportando rigidez y volviéndola la resina sólida. 
 Memoria 
36 
La resina ya habiendo pasado el proceso de solidificación, no puede volver a ser reutilizada fundiéndola 
como pasa con tecnología de impresión FDM (Modelado por deposición fundida), a raíz de que si el 
material es fundido perdería muchas propiedades. 
Los tipos de resina más comunes que se pueden encontrar en el mercado son la resina estándar, la 
resina clear, resina casteble, resina dura, resina dental y resina rubber. Todas estas son escogidas en 
función de las necesidades del proyecto y el tipo de impreso que se disponga, las características más 
importantes a destacar de ellas son: 
Resina estándar: Es la más básica y económica de todas, proporciona un suave acabado y poca dureza 
a la pieza. 
Resina clear: Esta resina es muy similar a la resina estándar, aportando un acabado suave y poca 
dureza, pero tiene una propiedad extra y es que translucida. 
Resina dura: Tiene propiedades parecidas al ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno), material 
termoplástico muy utilizado en la impresión 3D. Esta resina está pensada para piezas que están 
sometidas a grandes esfuerzos mecánicos, teniendo un equilibrio entre dureza y rigidez, aportando 
resistencia a elevadas temperaturas. 
Resina dental: Es un material que aporta un acabado extremadamente suevo, ideal para usos dentales. 
Estas resinas poseen la propiedad de ser resistentes a la abrasión y son biocompatibles con el cuerpo 
humano. 
Resina rubber: Esta resina es algo diferente a las demás, ya que al solidificarse no queda como una 
pieza rígida, sino que posee flexibilidad. Esta propiedad hace que se pueda someter la pieza a esfuerzos 
mecánicos que la deformen considerablemente, y poder volver a recobrar su forma inicial. También 
ideal para aplicaciones en donde se requiera un tacto delicado, en donde piezas rígidas y duras no 
cumplirían un buen desempeño. 
Para la impresión de las 4 piezas principales de la prótesis, se utilizó dos tipos de resina: un tipo de 
resina rubber llamada Black Flexible resin (F69), para la pieza de la superficie de la palma de la mano, 
lo cual hace que la prótesis tenga un tacto agradable y suave. La otra resina utilizada es la resina 
estándar, con que se imprimirán las demás piezas, dado que se quiere que sean rígidas porque allí se 
colocaran los componentes electrónicos. 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 37 
1.7. Impresión de la prótesis 
El proceso de impresión de impresión 3D se hizo con una la ayuda de la herramienta informática 
Chitubox 64 V1.8.1 [24]. Este software es uno de los más utilizados a nivel mundial por su sencilles y 
facilidad de uso. Esta herramienta permite el modelaje de archivos en impresoras 3D DLP, LCD y MSLA. 
Es un recurso rápido y fácil para cortar, reparar, optimizar y previsualizar modelos 3D antes de 
imprimirlos. 
Una de las ventajas del software Chitubox es que puede trabajar con un vasto catálogo de formatos, 
como por ejemplo archivos STL, OBJ, AMF, 3MF entre otros. Además de disponer de una versión 
totalmente gratuito abierto para todo tipo de desarrolladores. 
 
 
Para la impresión de las piezas hay que primero configurar algunos parámetros de la impresora 3D, 
dichos parámetros definirán aspectos como las características de las capas, la velocidad de adición 
del material, tiempos de espera entre otros. En el caso de la creación de las piezas de este proyecto 
se optó por la siguiente configuración de los parámetros: 
 
 
Figura 25: Entorno de diseño del software Chitubox [24]. 
 
 
 Memoria 
38 
Tabla 8: configuración de parámetros para la impresora 3D 
Parameter Parámetro Unidad 
Layer Height Altura de capa 0.05 mm 
Bottom Layer Count Recuento de capas inferiores 6 
Transition Layer Count Recuento de capas de transición 6 
Transition Type Tipo de transición Lineal 
Exposure Time Tiempo de exposición 24 s 
Bottom Exposure Time Tiempo de exposición inferior 62 s 
Light-off Delay Retardo de apagado 27 s 
Bottom Light-off Delay Retardo de apagado de la parte inferior 30 s 
Bottom lift Distance Distancia de elevación interior 10 mm 
Lifting Distance Distancia de elevación 10 mm 
Bottom Lift Speed Velocidad de elevación inferior 60 mm/m 
Lifting Speed Velocidad de elevación 60 mm/m 
Retract Speed Velocidad de retracción 150mm/m 
Paso siguiente se procede con la previsualización de las piezas y cargar los archivos en la impresora 
3D DLP: 
 
 
Figura 26: Previsualización de las piezas “Palm” y “PCB_Tray_Lower” en el entorno de diseño del 
software Chitubox. 
 
 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 39 
 
 
 
Figura 27: Previsualización de los cimientos de soporte para la impresión de las piezas en el entorno 
de diseño del software Chitubox. 
 
 
Figura 28: Previsualización de las piezas “Black_Cover” y “PCB_Tray_Upper” en el entorno de 
diseño del software Chitubox. 
 
 
 Memoria 
40 
Creación de la prótesis 
El último paso para crear la prótesis completa consiste en diseñar la electrónica de prótesis y 
ensamblarla con la parte mecánica. Para ello se buscaron todos los componentes electrónicos que la 
van a componer, para después modificar la estructura de la prótesis con el fin de conseguir la mejor 
configuración de los mismos. 
1.8. Electrónica de la prótesis. 
Primero se empezó con una búsqueda de los componentes en el mercado, comparandolos para ver 
cuales presentan mejores prestaciones respecto a la funcionalidad, precio y peso, (Anexo B). 
1.8.1. Lista de componentes electrónicos 
1.8.1.1. Zeee 2S Lipo Battery 
Tabla 9: Especificaciones de la batería Zeee LiPo 2S [28] 
Suministro de voltaje 7.4 V 
Capacidad 5200 mAh 
Velocidad de descarga 100 C 
Numero de celdas 2 
Tipo de conector Deans T 
Dimensiones 138x47x25mm 
Peso 250 g 
 
1.8.1.2. Servomotor Futaba S3003 
Tabla 10: Especificaciones del servomotor Futaba S3003 [29] 
Voltaje de funcionamiento 4.8 V – 6V 
Velocidad de funcionamiento 3.8 – 3.1 ms/º 
Fuerza de torque 3.2 – 4.1 kg.cm 
Intensidad nominal 7.2 – 8 mA 
Dimensiones 41x20x36 mm 
Peso 37.2 g 
Figura 29: Batería Zeee LiPo 2S [28]. 
Figura 30: Servomotor Futaba S3OO3 [29]. 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 41 
 
1.8.1.3. Arduino UNO 
Tabla 11: Especificaciones de la placa Arduino UNO [30] 
Microcontrolador ATMega328P 
Voltaje de funcionamiento 5 V 
Máximo rango de entrada de voltaje 6 V a 20 V 
Entradas analógicas 6 
Corriente máxima 40 mA 
Memoria flash32 KB 
SRAM 2 KB 
EEPROM 1 KB 
Frecuencia de reloj interno 16 MHz 
Dimensiones 50.8x66x12 mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 31: Placa Arduino UNO. [30]. 
Figura 32: Pinout de la Placa Arduino UNO. [30]. 
 Memoria 
42 
1.8.1.4. Regulador de voltaje LM2596 
Tabla 12: Especificaciones del regulador de voltaje LM2596 [31]. 
Voltaje máximo de salida 35 V 
Voltaje mínimo de salida 1.25 V 
Corriente máxima de salida 3 A 
Eficiencia 92% 
Dimensiones 50x30x15 mm 
Peso 12 g 
Voltaje de rizado a la salida <30 mV 
 
 
1.8.1.5. Cargador de baterías LiPo Haisito [33] 
Tabla 13: Especificaciones del regulador de voltaje LM2596 [31]. 
Voltaje de funcionamiento 230 V AC 
Rango de voltaje de salida LiPo 3.7 – 22.2 V 
Celdas máximas 6 
Intensidad máxima 6 A 
Dimensiones 13.3x8.6x2.7 cm 
Peso 740 g 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 33: Regulador de voltaje LM2596. [32]. 
 
Figura 34: Regulador de voltaje LM2596. [33]. 
 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 43 
 
Figura 34: Diagrama del circuito electrónico completo de la prótesis hecho con el software de diseño electrónico EAGLE.
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 45 
Análisis del impacto ambiental 
El cuidado del medio ambiente cada vez esta siendo más relevante en el día a día de las nuevas 
generaciones, empezando a ver la verdadera importancia que tiene en todos los aspectos de la vida 
humana. Por ello, se crea este apartado para concienciar de la magnitud con la que puede afectar 
nuestras decisiones en los proyectos a la huella de carbono, y la importancia de buscar nuevas opciones 
más sostenibles. 
Aspectos que en este proyecto se consideran que tienen repercusión en el impacto ambiental es en el 
ámbito de la manufactura de los materiales, transportes de estos, uso de datos en la nube o internet, 
y por ultimo la cantidad de energía utilizada tanto como para los ordenadores, impresoras 3D y 
herramientas de fabricación. 
En el aspecto de medir la huella carbono, aportada por la manufactura y envió de los de materiales 
que componen la prótesis, es algo difícil ya que no se dispone de la información concreta por parte de 
los fabricantes, que permita calcular la cantidad de CO2 exacta que se crea. Sin embargo, en cuestión 
de consumo energético, si se puede llegar a calcular haciendo algunas aproximaciones. 
Si se toma en cuenta que un ordenador consume 0.05kWh [34] y una impresora 3D consume de media 
unos 0.5 kW/h [35], suponiendo que la se usó la impresora una media de 15 horas y el ordenador 98, 
se puede decir que la producción de CO2 en este proyecto solo por la parte de la energía eléctrica 
gastada directamente es de 2.36 kgCO2e [36]. 
 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 47 
Conclusiones 
A raíz del estudio obtenido en la elaboración de este proyecto, se puede deducir que hoy en día gracias 
a la amplia gama de integrados, softwares y con la ayuda de manufacturación de piezas con la 
tecnología 3D, se puede llegar a crear grandes proyectos con una muy buena calidad y a un coste 
accesible al público, facilitando la innovación de nuevas ideas por parte de pequeños fabricantes. 
A la vista que el objetivo de este proyecto fue crear una prótesis de bajo precio, con buenas 
prestaciones y que cumpla los requisitos básicos para asegurar aumentar la calidad de vida e 
independencia de quien la use. Por lo que, en respuesta a dichos objetivos, se considera que fue un 
éxito como se llevo a cabo este proyecto. 
Al finalizar este proyecto deja al lector con una base sólida de las tecnologías básicas que se están 
utilizando en la actualidad para el desarrollo de prótesis, dando paso libre a innovar y crear nuevas 
formas de elaboración que permitan cada vez más avanzar en este sector de tecnología, permitiendo 
que más personas tenga acceso a la misma. 
 
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 49 
Presupuesto y/o Análisis Económico 
En este apartado se incluirán todos los costos asociados a la creación de la prótesis, como el tiempo 
empleado, precio de los componentes y energía eléctrica utilizada. 
Tabla 14: Costes asociados al tiempo invertido en el proyecto. 
Tema 
Horas 
invertidas (h) 
Coste del 
tiempo (€/h) 
Coste de 
tema (€) 
Estudio de señales de electromiografía 10 20 200 
Estudio de diseño y fabricación de PCBs 20 20 400 
Programación en el entorno Arduino IDE 5 20 100 
Diseño y modificación de piezas en el SolidWorks. 20 20 400 
Creacion de piezas 3D con tecnología DLP 8 20 160 
Memoria del proyecto 35 20 700 
COSTE TOTAL 98 1960 
 
Tabla 15: Costes asociados a los componentes electrónicos de la prótesis. 
Componentes electrónicos Cantidad Precio unitario (€) Coste (€) 
Amplificador INA128P 1 15.50 15.50 
Amplificador TL084CN 2 1.60 3.20 
Conector 35RASMT4BHNTRX 1 4.5 4.5 
Paquete de resistencias SMD 7 1 1 
Paquete de condensadores SMD 2 1 2 
Bornera de 3 posiciones 1 1 1 
potenciómetro T93 YB 1 2.5 2.5 
Baquelita fotovoltaica para PCB 1 9.5 9.5 
Placa Arduino UNO 1 21 21 
Bateria Zeee LiPo 2S 2 21 42 
Servomotor Futaba S3003 5 13.50 67.5 
Regulador de voltaje LM2596 1 2.8 2.8 
Cargador de baterías LiPo Haisito 1 43.5 43.5 
Paquetes de cables de conexión 1 11 11 
COSTE TOTAL 227 
 
 Memoria 
50 
Por último, quedan los gastos asociados a la impresión 3D de las piezas que conforman la prótesis, pero 
dichos valores serán estimados, dado que el material que se utilizó en la impresión fue material 
restante de otros proyectos que se hicieron en el laboratorio. 
Tabla 16: Costes asociados a la impresión 3D de las piezas. 
Pieza 
Cantidad Coste 
unitario (€/h) 
Coste (€) 
Palma 1 7 7 
Cobertura trasera 1 0.9 0.9 
Empaquetado electrónico PCB superior 1 0.4 0.4 
Empaquetado electrónico PCB inferior 1 0.4 0.4 
COSTE TOTAL 8.7 
 
El coste total para la elaboración de este proyecto fue de 2195.7 € teniendo en cuenta todos los 
estudios y análisis que se tuvieron que hacer. Por otra parte, solo la creación de la prótesis por un 
usuario que tuviera acceso al proyecto, podría crearla a un precio de 235.7.
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 51 
Bibliografía 
[1] Articulo de las prótesis de mano en el mercado 2021. 
“https://www.esmachina.com/que-es-protesis-de-mano-tipos-y-precios/” 
[2] Amplificadores de instrumentación en modo diferencial. 
“https://hetpro-store.com/TUTORIALES/amplificador-de-instrumentacion/” 
[3] Tema III: El amplificador de instrumentación. 
“https://www.ctr.unican.es/asignaturas/instrumentacion_5_it/iec_3.pdf” 
[4] Datasheet amplificador INA128P. 
“https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/545749/TI1/INA128P.html” 
[5] INA126P. 
“https://www.mouser.es/ProductDetail/Texas-Instruments/INA126P” 
[6] Datasheet amplificador TL084CN. 
“https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/5778/MOTOROLA/TL084CN.html” 
[7] TL084CN. 
“https://www.mouser.es/ProductDetail/Texas-Instruments/INA126P” 
[8] Conector Jack 3.5 mm 35RASMT4BHNTRX. 
“https://es.farnell.com/switchcraft-conxall/35rasmt4bhntrx/” 
[9] Resistencias SMD. 
“https://es.aliexpress.com/item/32750569331.html” 
[10] Condensadores SMD. 
“https://diotronic.com/ceramicos-smd/10368-bolsa-25-cond-smd-1uf-63v” 
[11] BORNE APILABLE HEMBRA PCB 3 CTS 3.5mm. 
“https://diotronic.com/regletas-de-conexion/19053-115402-borne-macho-bl-2cts-90” 
[12] Potenciometro T93YB 100 kΩ. 
“https://www.mouser.es/ProductDetail/Vishay-Sfernice/T93YB-100K” 
https://www.esmachina.com/que-es-protesis-de-mano-tipos-y-precios/
https://hetpro-store.com/TUTORIALES/amplificador-de-instrumentacion/
https://www.ctr.unican.es/asignaturas/instrumentacion_5_it/iec_3.pdf
https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/545749/TI1/INA128P.html
https://www.mouser.es/ProductDetail/Texas-Instruments/INA126P
https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/5778/MOTOROLA/TL084CN.htmlhttps://www.mouser.es/ProductDetail/Texas-Instruments/INA126P
https://es.farnell.com/switchcraft-conxall/35rasmt4bhntrx/
https://es.aliexpress.com/item/32750569331.html
https://diotronic.com/ceramicos-smd/10368-bolsa-25-cond-smd-1uf-63v
https://diotronic.com/regletas-de-conexion/19053-115402-borne-macho-bl-2cts-90
https://www.mouser.es/ProductDetail/Vishay-Sfernice/T93YB-100K
 Memoria 
52 
[13] Diseño de filtros Sallen-key. 
“https://clasesparatodos.org/filtro-de-sallen-key/” 
[14] Filtrado rechaza banda (Filtro notch). 
“https://www.academia.edu/7419971/Filtrado_Rechaza_Banda_Filtro_NOTCH” 
[15] Rectificador de Precisión de Onda Completa. 
“http://electgpl.blogspot.com/2016/05/rectificador-de-precision-de-onda.html” 
[16] Rectificador de precisión. 
“https://www.wikiwand.com/es/Rectificador_de_precisión” 
[17] Dextrus, la prótesis robótica de código abierto. 
“https://www.experimenta.es/noticias/industrial/dextrus-la-protesis-robotica-de-codigo-abierto-
5209/” 
[18] P. Slade, A. Akhtar, M. Nguyen and T. Bretl, “Tact: Design and Performance of an Open-Source, 
Affordable, Myoelectric Prosthetic Hand,” 2015. 
[19] Xavier Cano-Ferrer and Sergio Gómez-González “Grasp: design and development of an open 
source, 3D printable, 6 DOF bionic hand” 2019. 
[20] Compliant Prosthetic Hand With Sensorimotor Control and Sensory Feedback for Upper Limb 
Amputees. 
“https://www.instructables.com/Compliant-Prosthetic-Hand-With-Sensorimotor-Contro/” 
[21] Brunel hand 2.0. 
“https://openbionicslabs.com/shop/brunel-hand” 
[22] ADA V1.1 ASSEMBLY INSTRUCTIONS. 
“https://openbionicslabs.com/obtutorials/ada-v1-assembly” 
[23] Guía básica de impresión 3D con tecnología DLP. 
“https://novedades.tp3d.com.ar/guia-basica-de-impresion-3d-con-tecnologia-dlp/” 
[24] Chitubox 64. 
“https://www.profesionalreview.com/2022/02/12/que-es-y-como-funciona-chitubox-64/” 
[25] Placa de electrónica programable Arduino UNO. 
“https://arduino.cl/arduino-uno/” 
https://clasesparatodos.org/filtro-de-sallen-key/
https://www.academia.edu/7419971/Filtrado_Rechaza_Banda_Filtro_NOTCH
http://electgpl.blogspot.com/2016/05/rectificador-de-precision-de-onda.html
https://www.wikiwand.com/es/Rectificador_de_precisión
https://www.experimenta.es/noticias/industrial/dextrus-la-protesis-robotica-de-codigo-abierto-5209/
https://www.experimenta.es/noticias/industrial/dextrus-la-protesis-robotica-de-codigo-abierto-5209/
https://www.instructables.com/Compliant-Prosthetic-Hand-With-Sensorimotor-Contro/
https://openbionicslabs.com/shop/brunel-hand
https://openbionicslabs.com/obtutorials/ada-v1-assembly
https://novedades.tp3d.com.ar/guia-basica-de-impresion-3d-con-tecnologia-dlp/
https://www.profesionalreview.com/2022/02/12/que-es-y-como-funciona-chitubox-64/
https://arduino.cl/arduino-uno/
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 53 
[26] IDE de Arduino. 
“https://arduino.cl/programacion/” 
[27] Guía de IDE de Arduino. 
“https://ubunlog.com/arduino-ide-en-ubuntu/” 
[28] Zeee 2S Lipo Battery 7.4V 5200mAh 100C. 
“https://zeeebattery.com/products/zeee-2s-lipo-battery-7-4v-5200mah-100c-deans-t-
connector?variant=43953792844083” 
[29] Servomotor Futaba S3003. 
“https://www.es.co.th/schemetic/pdf/et-servo-s3003.pdf” 
[30] Datasheet Arduino UNO. 
“https://docs.arduino.cc/resources/datasheets/A000066-datasheet.pdf” 
[31] LM2596S Datasheet. 
“https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/543794/TI1/LM2596S.html” 
[32] LM2596S Amazon. 
“https://www.amazon.es/Ociodual-Convertidor-25-32V-Regulable-Arduino/” 
[33] Especificaciones tecnicas del cargador de baterías haisito. 
https://www.amazon.es/Haisito-Cargador-Equilibrio-Descargador-Adaptador/dp/B0BJV7H62K?th=1” 
[34] Descubre cuánta energía consume tu ordenador o portátil. 
“https://www.techadvisor.com/article/1405394/descubre-cuanta-energia-consume-tu-ordenador-o-
portatil.htm” 
[35] Cuanto consume una impresora 3D. 
“https://eligenio.com/es/blog/cuanto-consume-impresora-3d/” 
[36] Qué es la huella de carbono y cómo se calcula. 
https://www.e4e-soluciones.com/blog-eficiencia-energetica/huella-carbono.” 
 
 
 
https://arduino.cl/programacion/
https://ubunlog.com/arduino-ide-en-ubuntu/
https://zeeebattery.com/products/zeee-2s-lipo-battery-7-4v-5200mah-100c-deans-t-connector?variant=43953792844083
https://zeeebattery.com/products/zeee-2s-lipo-battery-7-4v-5200mah-100c-deans-t-connector?variant=43953792844083
https://www.es.co.th/schemetic/pdf/et-servo-s3003.pdf
https://docs.arduino.cc/resources/datasheets/A000066-datasheet.pdf
https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/543794/TI1/LM2596S.html
https://www.amazon.es/Ociodual-Convertidor-25-32V-Regulable-Arduino/
https://www.amazon.es/Haisito-Cargador-Equilibrio-Descargador-Adaptador/dp/B0BJV7H62K?th=1
https://www.techadvisor.com/article/1405394/descubre-cuanta-energia-consume-tu-ordenador-o-portatil.html#:~:text=Un%20ordenador%20portátil%20utiliza%2C%20aproximadamente,de%20su%20flujo%20de%20trabajo
https://www.techadvisor.com/article/1405394/descubre-cuanta-energia-consume-tu-ordenador-o-portatil.html#:~:text=Un%20ordenador%20portátil%20utiliza%2C%20aproximadamente,de%20su%20flujo%20de%20trabajo
https://eligenio.com/es/blog/cuanto-consume-impresora-3d/
https://www.e4e-soluciones.com/blog-eficiencia-energetica/huella-carbono-como-calcula-explicamos-paso%20paso#:~:text=Concretamente%2C%20nos%20parece%20relevante%20la,por%20el%20factor%200%2C1908
Creación de una prótesis con impresión 3D y circuito impreso 
 55 
Anexo A: Código Arduino para control de los servomotores 
 
 
 
 Annexos 
56 
Anexo B: Estudio de mercado de los componentes 
electrónicos. 
 
Tipo batería 
LiPo 
Dimensiones 
(mm) 
Peso 
(g) 
Carga 
(mAh) 
Voltaje 
(V) 
Precio 
(€) 
Valoraciones 
Zeee 2S 47x25x138 250 5200 7.4 – 50C 39 (2 pcs) 100 
Gens Ace 2S 47x25x139 286 5000 7.4 – 50C 33 promo 114 
DXF 47x25x138 270 5200 7.4 -- 50C 40 (2 pcs) 314 
Zeee 2S 47x25x138 280 6200 7.4 -- 60C 30 16 
 
Modelo de 
Servo 
Dimensiones 
(BxAxP mm) 
Fuerza 
(kgf.cm) 
Alimentación 
(V) 
Peso 
(g) 
Intensidad 
(mA) 
Precio 
(€/unidad) 
MG90S 11x35.5x32.5 1.8-2.2 4.8-6 13.4 10 tip 4 
MG996R 20x47.6x53.6 9.4-11 4.8-7.2 55 500 tip 6.66 
DM996R 19X43X53.6 13-15 4.8-6 55 - 6.1 
S3003 20.2x29.5x54.2 3.2-4.1 4.8-6 38 7.2 tip 13.86