Prótesis Transradial 3D

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Desarrollo de una prótesis transradial externa para miembro superior basada en impresión 3D. 
 
 
Andrés Ríos Mesa, andresrios.2008@hotmail.com 
 
 
Trabajo de Grado presentado para optar al título de Ingeniero Electrónico 
 
 
Asesor: Gustavo Meneses Benavides, Magíster (MSc) en Ingeniería. 
 
 
 
 
 
 
Universidad de San Buenaventura Colombia 
Facultad de Ingenierías 
Ingeniería Electrónica 
Medellín, Colombia 
2020 
 
Citar/How to cite [1] 
Referencia/Reference 
 
Estilo/Style: 
IEEE (2014) 
[1] 
A. D. Rios Mesa, Desarrollo de una prótesis transradial externa para miembro 
superior basada en impresión 3D, Trabajo de grado Ingeniería Electrónica, 
Universidad de San Buenaventura Medellín, Facultad de Ingenierías, 2020. 
 
 
 
Grupo de Investigación (GIMSC). 
Línea de investigación en Robótica Sistemas de Control y de Telecomunicaciones. 
 
 
Bibliotecas Universidad de San Buenaventura 
 
 
 
 Biblioteca Fray Alberto Montealegre OFM - Bogotá. 
 Biblioteca Fray Arturo Calle Restrepo OFM - Medellín, Bello, Armenia, Ibagué. 
 Departamento de Biblioteca - Cali. 
 Biblioteca Central Fray Antonio de Marchena – Cartagena. 
 
Universidad de San Buenaventura Colombia 
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Bogotá - http://www.usbbog.edu.co 
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Biblioteca Digital (Repositorio) 
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http://revistas.usb.edu.co/
https://co.creativecommons.org/?page_id=13
https://co.creativecommons.org/?page_id=13
 
 
 
 
Dedicatoria 
 
A mis Padres John Jairo Rios y Diana Mesa quienes me han entregado su amor, temple y 
sacrificio permitiéndome salir adelante, gracias por ser ese pilar que me ayudara a cumplir mis 
sueños, por creer y confiar en mi cada día. 
 
A mi hermana Sara Melissa, para que veas en mi un ejemplo a seguir, gracias por el amor y el 
cariño que me brindas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Agradecimientos 
 
Agradezco a mi asesor Gustavo Meneses quien con su experiencia, conocimiento y motivación 
me ha orientado en el desarrollo de este trabajo y en gran parte de la carrera. 
 
Gracias a Santiago Jiménez por haber confiado en nosotros para la realización de este proyecto. 
 
Agradezco a Javier Vélez y Santiago Gallego por el apoyo incondicional que he recibido, sin 
pedir nada a cambio y sin dudar de mis capacidades. 
 
Gracias al profesor Jonathan Espinosa por la ayuda brindada en la etapa de diseño y prototipado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TABLA DE CONTENIDO 
RESUMEN ....................................................................................................................................... 9 
ABSTRACT ................................................................................................................................... 10 
I. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 11 
II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................................. 12 
III. JUSTIFICACIÓN ..................................................................................................................... 13 
IV. OBJETIVOS ............................................................................................................................ 14 
A. Objetivo general .................................................................................................................... 14 
B. Objetivos específicos ............................................................................................................. 14 
V. MARCO TEÓRICO .................................................................................................................. 15 
Prótesis de mano pasivas ............................................................................................................ 16 
Prótesis Mecánicas ..................................................................................................................... 17 
Prótesis Eléctricas ...................................................................................................................... 18 
Prótesis mioeléctricas ................................................................................................................. 18 
Mecanismos de Prótesis. ............................................................................................................ 19 
Sensores en Prótesis de Miembro Superior ................................................................................ 20 
Desarrollo de prótesis basadas en impresión 3D ........................................................................ 20 
VI. ESTADO DEL ARTE .............................................................................................................. 21 
VII. METODOLOGÍA ................................................................................................................... 27 
VIII. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES .......................................................................... 29 
IX. CONTEXTO ACTUAL ........................................................................................................... 30 
X. COSTOS .................................................................................................................................... 32 
XI. RESULTADOS ........................................................................................................................ 33 
XII. VALIDACIÓN DE PROTOTIPO .......................................................................................... 43 
XIII. CONCLUSIONES ................................................................................................................. 44 
REFERENCIAS ............................................................................................................................. 45 
ANEXOS ........................................................................................................................................ 47 
 
 
 
LISTA DE TABLAS 
Tabla I. Cronograma de trabajo. ................................................................................................... 29 
Tabla II. Número de personas con discapacidad en Colombia. .................................................... 30 
Tabla III. Personas con discapacidad según el tipo de población................................................. 31 
Tabla IV. Medidas brazo izquierdo. .............................................................................................. 33 
Tabla V. Medidas brazo derecho. .................................................................................................. 34 
Tabla VI. Necesidades de Diseño. ................................................................................................ 34 
Tabla VII. Deseos de diseño. ........................................................................................................ 35 
Tabla VIII. Especificaciones técnicas. .......................................................................................... 35 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1. Tipos de prótesis [3] ...................................................................................................... 15 
Figura 2. Prótesis Estéticas [3]. ..................................................................................................... 17 
Figura 3. Prótesis Mecánica de Miembro Superior [4]. ................................................................ 17 
Figura 4. Prótesis Eléctrica de la Compañía Otto Bock [5]. .........................................................18 
Figura 5. Prótesis Mioeléctrica. .................................................................................................... 19 
Figura 6. Análisis de los actuadores [3] ........................................................................................ 19 
Figura 7. Impresora 3D [12].......................................................................................................... 21 
Figura 8. Ejemplo de prótesis de mano elaboradas con impresoras 3D [12]. ............................... 21 
Figura 9. Ligamento Retinacular. .................................................................................................. 22 
Figura 10. Modelo de prótesis impresa en 3D (izquierda) y toma de señales mioeléctricas para 
caracterización (derecha) [14]. ....................................................................................................... 22 
Figura 11. Prótesis “Galileo” para miembro superior e interfaz de pruebas [17]. ........................ 23 
Figura 12. Prótesis Hand. .............................................................................................................. 25 
Figura 13. Flexy-Hand 2 [21]........................................................................................................ 25 
Figura 14. Cyborg Hand. ............................................................................................................... 26 
Figura 15. ADA Robotic Hand (Prótesis electromecánica). ......................................................... 26 
Figura 16. Pasos Metodológicos. .................................................................................................. 28 
Figura 17. Personas con discapacidad por año. ............................................................................. 30 
Figura 18. Discapacidad por departamentos. ................................................................................ 31 
Figura 19. Evaluación psicológica. ............................................................................................... 33 
Figura 20. Medidas brazo izquierdo. ............................................................................................. 33 
Figura 21. Impresora 3D Prusa Tairona. ....................................................................................... 36 
Figura 22. Piezas primer prototipo. ............................................................................................... 37 
Figura 23. Primer prototipo finalizado. ......................................................................................... 37 
Figura 24. Piezas segundo prototipo. ............................................................................................ 38 
Figura 25. Segundo prototipo finalizado ....................................................................................... 38 
Figura 26. Diseño prótesis............................................................................................................. 39 
Figura 27. Diseño Modular. .......................................................................................................... 39 
Figura 28. Impresión prototipo electromecánico. ......................................................................... 40 
Figura 29. Piezas prototipo electromecánico. ............................................................................... 40 
Figura 30. Prototipo electromecánico. .......................................................................................... 41 
Figura 31. Actuadores (Servomotores). ........................................................................................ 41 
Figura 32. Asesoría de impresión 3D. ........................................................................................... 42 
Figura 33. Publicación libro JOIN 2017 ....................................................................................... 43 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
RESUMEN 
 
Actualmente la impresión 3D está contribuyendo de gran manera a la fabricación de prótesis. Su 
uso puede reducir significativamente el costo de elaboración de prótesis y permite que sea más 
accesible a quienes la necesitan. La impresión 3D nos permite realizar diseños que se ajusten de 
una mejor manera a las necesidades de cada paciente, mediante la impresión 3D se puede suplir la 
imagen corporal y simular los movimientos de las manos de forma mecánica, también es posible 
elaborar prototipos en los cuales se pueda implementar componentes electrónicos para lograr 
fabricar una prótesis electromecánica. 
Actualmente se está elaborando un prototipo de prótesis transradial externa para miembro superior 
basa en impresión 3D que se ajuste a las necesidades del paciente, esta prótesis permitirá que el 
usuario realice algunos de los movimientos normales de las manos de forma mecánica. Se 
realizarán varios diseños con el fin observar cuál de los prototipos se ajusta a las necesidades y 
deseos del usuario. Mediante la impresión 3D podemos fabricar prótesis que sean modulares, 
livianas y lo suficientemente cómodas además se su bajo costo y tiempo de fabricación. La 
impresión 3D es una tecnología que está avanzando cada día más y es por esto que es una de las 
soluciones más propicias para personas que tienen algún tipo de discapacidad de miembro superior 
o inferior. 
 
 
Palabras claves: Prótesis transradial, impresión 3D, prototipo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
ABSTRACT 
 
Currently 3D printing is contributing greatly to the manufacture of prostheses. Its use can reduce 
the cost of prosthetic fabrication and allows the sea to be more accessible to those who need it. 3D 
printing allows us to make designs that fit better to the needs of each patient, through 3D printing 
can replace the body image and simulate the movements of the hands mechanically, it is also 
possible to develop prototypes in which Electronic components can be implemented to achieve an 
electromechanical prosthesis. 
 
Currently being developed a prototype external transradial prosthesis for a superior limb is based 
on 3D printing that fits the needs of the patient, this prosthesis has been adapted to the normal 
movements of the hands of the mechanical form. Several designs will be made in order to see the 
prototypes according to the needs and desires of the user. Through 3D printing we can manufacture 
prostheses that are modular, lightweight and comfortable enough, as well as low cost and 
manufacturing time. 3D printing is a technology that is advancing more and more and this is a more 
suitable solution for people who have a higher or lower type of disability. 
 
Keywords: Transradial prosthesis, 3D printing, prototype. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
I. INTRODUCCIÓN 
 
La disponibilidad actual de herramientas para la fabricación y prototipado digital como impresoras 
y escáneres 3D, software de modelado y, además, la disponibilidad en el mercado actual de 
dispositivos electrónicos y de elementos como sensores y actuadores a precios razonables, 
confluyen en un escenario que presenta grandes oportunidades para países como Colombia en 
cuanto al diseño y fabricación de prótesis externas para personas con miembros amputados. En el 
momento de diseñar y construir una prótesis externa de miembro superior se combinan algunas 
áreas de la ingeniería mecánica y electrónica, tales como la modelación, el diseño de detalle, la 
captación de señales y el control de los actuadores. Adicionalmente es necesario el 
acompañamiento de personas de otros campos, como la ingeniería biomédica y la psicología, para 
realizar un acompañamiento integral a la persona que utilizará la prótesis.Se plantea entonces realizar un proyecto que involucre el desarrollo de un prototipo funcional de 
prótesis transradial externa, su beneficiario inicial será un exestudiante del programa de ingeniería 
electrónica de nuestra Universidad. Se espera generar nuevas capacidades y potenciar las existentes 
en un equipo de trabajo interdisciplinario para generar, en un mediano plazo, productos 
tecnológicos que puedan beneficiar a población discapacitada del entorno local. Este ejercicio de 
investigación se propone como un proyecto que busca generar resultados de proyección social de 
los programas de la Universidad, especialmente de la Facultad de Ingenierías a través de sus 
investigadores y estudiantes. Las líneas de investigación y los semilleros de la Facultad de 
Ingenierías aportan al desarrollo de este proyecto de baja cuantía que busca aprovechar recursos ya 
existentes del Grupo de Investigación en Modelamiento y Simulación Computacional, 
complementándolos con nuevos recursos que permitan generar un primer prototipo funcional de 
prótesis transradial para miembro superior basada en tecnología impresión 3D. Adicionalmente se 
busca incorporar funciones de control de la prótesis a partir de activaciones derivadas de las señales 
mioeléctricas tomadas del brazo del paciente. 
 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
 
Existe en Colombia en la actualidad una gran cantidad de personas en condición de discapacidad 
derivados de la falta de uno o varios miembros o extremidades (inferiores, superiores o ambos). 
Existen algunos consolidados estadísticos sobre la población con discapacidad en Colombia el cual 
da un porcentaje del 6.3% sobre la población total, para los próximos años la discapacidad será una 
causa de preocupación importante , pues su preeminencia se está intensificando, esto se debe a que 
hay una cantidad considerable de personas amputadas producto de accidentes y enfermedades 
congénitas de las cuales no existe mucha información estadística, esta situación limita su calidad 
de vida y su desempeño profesional. El costo de las prótesis, así como el de las terapias y de 
acompañamientos complementarios de profesionales como psicólogos, terapeuta, ingenieros, entre 
otros, oscila entre los $2.000US a los $6.000US para prótesis pasivas (estética o cosmética), para 
prótesis electromecánicas o mioeléctricas los precios se pueden duplicar o triplicar dependiendo 
del tipo de discapacidad, estos precios hace que el acceso a estos medios de rehabilitación sea 
restringido para muchas personas con poca capacidad económica o que, simplemente, las personas 
decidan quedarse como están, sin sus extremidades, y eviten el tránsito por un camino que puede 
resultar muy complejo y demandante, en términos de tiempo y esfuerzo, para ellos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
III. JUSTIFICACIÓN 
 
A partir de proyectos como el desarrollo de prótesis basadas en impresión 3D se puede impactar 
de gran manera a la sociedad del ámbito local, dando a conocer las capacidades y potencialidades 
de la Universidad de San Buenaventura, de los miembros de su comunidad académica y por ende 
de sus programas, incluso se puede realizar un centro de ayuda por parte de la Universidad para las 
personas que requieran ayudas de este tipo. Debido a que el departamento de Antioquia es uno los 
departamentos que se ha visto más afectados por el conflicto armado (minas antipersona, 
munición…) se puede implementar este proyecto como una solución viable para quienes han 
sufrido amputaciones entre ellos los combatientes y los civiles. Además, es una gran ayuda para 
los niños quienes se ven más afectados por estos tipos de discapacidad. 
 
En la actualidad, a partir de la disponibilidad creciente de escenarios de fabricación digital (como 
Fablabs y Makerspaces), además de la disponibilidad a precios razonables de componentes 
electrónicos como sensores y actuadores, es posible desarrollar en países como el nuestro, prótesis 
externas para personas en situación de discapacidad. Se han obtenido en Colombia muy buenos 
resultados a partir del trabajo interdisciplinario de profesionales de campos como la Ingeniería 
Electrónica, Ingeniería Mecánica y Mecatrónica, la biomédica y la psicología, entre otros. Este 
proyecto se puede incluir dentro de las políticas, estrategias o planes del gobierno nacional o 
internacional como una opción que permita a la población diseñar y fabricar prótesis de manera 
fácil, rápida y a precios razonables. 
 
Para lograr que este proyecto sea exitoso se beben realizar investigaciones sobre los tipos de 
amputación y como tratarlos, además de diseñar diferentes prototipos que se adapten a las 
necesidades del paciente, se debe revisar y comparar los diseños ya existentes para obtener un 
diseño que brinde al usuario una mayor satisfacción. Se espere que a corto plazo se puedan realizar 
diferentes tipos de prótesis empezando por modelos totalmente mecánicos, a mediano plazo poder 
crear prótesis electromecánicas o mioelectricas que brinden una mejor solución a los pacientes y a 
largo plazo poder crear diferentes tipos de prótesis que sean a bajo costo y puedan asemejarse a 
una extremidad real. 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
IV. OBJETIVOS 
 
A. Objetivo general 
Desarrollar un prototipo funcional de prótesis transradial externa para miembro superior basada en 
impresión 3D. 
 
B. Objetivos específicos 
 
 Caracterizar las condiciones específicas de la persona que será beneficiaria de la prótesis. 
 
 Realizar una modelación de la prótesis a partir de elementos mecánicos y funcionales 
 
 Desarrollar el prototipo funcional del prototipo de prótesis transradial externa para miembro 
superior utilizando la modalidad de impresión en 3D 
 
 Realizar pruebas y validación del prototipo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
V. MARCO TEÓRICO 
 
Una amputación es el estado que es resulta de la pérdida de una extremidad y por lo general se 
presenta debido a una lesión, una enfermedad, una operación quirúrgica o una deficiencia congénita 
[1]. Para los pacientes con amputaciones de miembros superiores o inferiores una opción de 
rehabilitación parcial es el uso de prótesis. Una prótesis es una estructura que busca en cierto modo 
reponer un fragmento o la totalidad de cierta parte del cuerpo humano, relevando las funciones 
perdidas de este, considerando también aspectos ligados a la imagen corporal del paciente. 
 
En el caso específico de las prótesis externas de miembro superior, su diseño y construcción puede 
involucrar varios campos de la ingeniería mecánica, electrónica y biomédica, tales como la 
modelación, el diseño de detalle, la captación y el acondicionamiento de señales y el control de los 
actuadores. Adicionalmente la psicología también juega un papel importante puesto que se debe 
realizar un acompañamiento integral a la persona que utilizará la prótesis. En la Figura 1 se 
presenta una pequeña clasificación de los tipos de prótesis, sus funciones y modos de control. 
 
 
 
Figura 1. Tipos de prótesis [3] 
 
 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
Una prótesis es una estructura elaborada la cual tiene como objetivo suplantar una parte o la 
totalidad de un miembro o extremidad del cuerpo humano, lo mismo que relevar la movilidad 
perdida de dicha extremidad, sin descuidar el aspecto fisico del usuario. 
Las prótesis mioeléctricas son mecanismo accionados por actuadores que se accionan a través de 
señales que se adquieren por medio de agujas intramusculares superficiales o por medio de 
electrodos ubicados en el muñón del paciente. Este mecanismo de prótesises cada día más admitido 
por los pacientes con amputación de mano, debido a que provee un mejor desempeño y proporciona 
una mayor funcionalidad para el paciente que la emplea, debido a que su control es más simple. 
 
Algunas áreas del saber y temáticas relacionadas con el desarrollo de prótesis externas que se han 
identificado son las siguientes: 
 
 Acompañamiento y preparación psicológica-biomédica para pacientes amputados en 
procesos de rehabilitación mediante el uso de prótesis 
 Desarrollo de prótesis externas para pacientes con amputación de miembro superior 
 Técnicas de modelación y prototipado 3D 
 Adaptación y control de actuadores en prótesis de miembro superior a partir de señales 
mioeléctricas 
 
Prótesis de mano pasivas 
Las prótesis pasivas no tienen movimientos y solo cubren el aspecto estético del miembro 
amputado, son conocidas como prótesis estéticas debido a que solo se encargan de mejorar la 
apariencia física, en la elaboración de este tipo de prótesis se utilizan polímeros como PVC rígido, 
látex flexible o silicona, estos materiales son utilizados debido a su bajo peso y porque demandan 
poco mantenimiento, debido a que no cuentan con piezas móviles [2, 3]. Los componentes 
utilizados para su elaboración están prefabricados y existen en diferentes tamaños y formas para 
adaptarse a las diferentes tallas y sexo. 
Las prótesis pasivas tienen los dedos en posición de reposo, pulgar en posición neutral y flexión de 
las articulaciones, los cuatro últimos dedos en discreta flexión, algunos modelos tienen un refuerzo 
en el interior de los dedos, en material maleable, que permite modificar la posición de éstos. 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
Figura 2. Prótesis Estéticas [3]. 
 
Prótesis Mecánicas 
Las prótesis mecánicas son dispositivos con mecanismo de apertura y cierre conectados con cables 
y cintas de fijación atados al cuerpo y se abren o cierran a voluntad por la tensión efectuada por el 
tensor. Estos modelos de prótesis son eficaces, sin embargo, tienen restricciones a la hora de 
ejecutar los movimientos. Sus movimientos se basan en el estiramiento de una cuerda mediate un 
arnés para su apertura o cierre. Los movimientos de apertura y cierre se realiza solo con la 
relajación del músculo gracias a un resorte, la señal mecánica es adquirida mediante la utilización 
de un miembro del cuerpo diferente como el codo o hombro. Las dimensiones de la prótesis y la 
cantidad de ligas varian de acuerdo con los requerimientos de cada usuario. Estas piezas se recubren 
para brindar un aspecto más estético, sin embargo, está limitada al sujetar objetos relativamente 
grandes y redondos debido a que el recubrimiento puede afectar la sujeción [4]. Debido a que el 
accionar de este tipo de prótesis depende de alguna extremidad del cuerpo, es indispensable que el 
paciente posea como minimo un movimiento general de: expansión del pecho, prehensión y 
elevación del hombro, abducción y aducción escapular y flexión glenohumeral. 
 
Figura 3. Prótesis Mecánica de Miembro Superior [4]. 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
Prótesis Eléctricas 
Las prótesis eléctricas se implementan mediante en el uso de motores eléctricos, que permite ser 
operados por medio de servo-controles, pulsadores o interruptores, este tipo de prótesis requiere de 
movimientos mecánicos para activar los sistemas electrónicos, sus principales desventajas son su 
reparación, su costo, su peso y el cuidado de su uso en lugares húmedos. La mayoría de prótesis 
eléctricas son diseñadas en forma de gancho para poder obtener un buen agarre de objetos 
rápidamente y con precisión [5]. 
 
 
Figura 4. Prótesis Eléctrica de la Compañía Otto Bock [5]. 
 
Prótesis mioeléctricas 
Las prótesis mioeléctricas fueron desarrolladas en base a la biónica, la cibernética, la robótica y la 
mecatrónica. Son prótesis eléctricas controladas mediante comandos activados por señales 
mioeléctricas obtenidas de los músculos del paciente. Las prótesis mioeléctricas actualmente son 
las de mayor utilidad en el mundo, esto porque poseen buenas características estéticas y pueden 
tener un porcentaje elevado de precisión y fuerza. 
El control mioeléctrico es posiblemente el cuadro de control más divulgado. Su fundamentación 
está orientada a que cada que un músculo en el cuerpo se retrae o se flexiona, se origina una 
pequeña señal eléctrica (EMG) que es formada por la interacción química en el cuerpo. Dicha señal 
es demasiado pequeña (5 a 20 µV) [6, 7] y se adquiere con el uso de electrodos superficiales que 
se ponen en contacto con la superficie de la piel. Este tipo de mecanismo tiene como virtud que 
sólo requieren que el paciente flexione sus músculos para dominarla, a diferencia de las prótesis 
controladas por el cuerpo que necesitan un movimiento general, además se elimina el arnés de 
suspensión [8]. 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
Figura 5. Prótesis Mioeléctrica. 
 
Nota: Imagen tomada de http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/22106/Capitulo2.pdf 
 
Mecanismos de Prótesis. 
Se puede considerar como mecanismo un dispositivo que convierte un movimiento y una fuerza de 
entrada en otra de salida. Para la emisión de movimientos en las articulaciones de manos robóticas 
y prótesis de mano usualmente se emplean dispositivos que permitan flexionar o tensar las falanges 
de los dedos. Entre estos mecanismos existentes se hallan la transmisión por barras, motores 
instalados en cada articulación y la transmisión por poleas. 
El sistema de accionamiento está elaborado fundamentalmente por los componentes encargados de 
generar la potencia mecánica del sistema, estos componentes son habitualmente conocidos como 
actuadores [9]. En general se puede distinguir entre tres tipos de actuadores: hidráulicos, 
neumáticos y eléctricos, como se observa en la Figura 6. 
 
Figura 6. Análisis de los actuadores [3] 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
Sensores en Prótesis de Miembro Superior 
Una de las actividades que resultan más complejas con las prótesis de miembro superior es la 
integración de acciones motoras y sensitivas. Por ejemplo, al momento de tomar un objeto de vidrio 
con la mano, la fuerza que se aplica en el sostenimiento del objeto está dimensionada por la 
información táctil que recibe el cerebro mediante el sentido del tacto, de este modo se imprime la 
fuerza requerida para sujetar el objeto y evitar se resbale, sin llegar a producir un esfuerzo excesivo. 
En las prótesis este tipo de control se puede llegar a emular mediante el uso de sensores [4]. Los 
sensores permiten ser caracterizados en función de diferentes parámetros. Se observa en un estudio 
de diferentes tecnologías de fabricación de transductores táctiles [11]. 
 
Desarrollo de prótesis basadas en impresión 3D 
Una impresora 3D es un instrumento con la capacidad de crear un objeto sólido tridimensional por 
medio de la adición sucesiva de capas de material. Los procedimientos de producción tradicionales 
son sustractivos, es decir, producen formas a partir de la supresión de exceso de material. Las 
impresoras 3D se basan en prototipos 3D para determinar qué se va a imprimir. Un prototipo es la 
representación digital, obtenida a partir de un programa de software especializado, del objeto que 
se desea imprimir. 
 
Las impresoras 3D permiten realizar diseños de prótesis que se ajusten a las necesidades de cada 
persona, los materiales utilizados por estas, como el ABS, son más económicos y livianos que 
otros, lo que reduce considerablemente el precio final de la prótesis [10]. Una de las ventajas que 
ofrece el desarrollo de prótesis basada en impresión 3D son las instrucciones a seguir para su 
creación son de dominio público en Internet, igualmente se encuentra modelos en repositoriosabiertos que pueden accederse sin costo. Una de las virtudes de esto es que, por ejemplo, en el tema 
de los niños, se puede elaborar diferentes prótesis mientras continua su crecimiento sin necesidad 
de invertir cantidades considerables de dinero con cada prótesis nueva. 
 
Con las impresoras 3D se pueden crear tanto piezas sencillas como complejas, se pueden tener 
piezas que salgan en una sola impresión dependiendo del volumen útil de la impresora y también 
piezas complejas que se ensamblan a partir de la unión de varias piezas más pequeñas. 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
Figura 7. Impresora 3D [12]. 
 
 
 
Figura 8. Ejemplo de prótesis de mano elaboradas con impresoras 3D [12]. 
 
 
VI. ESTADO DEL ARTE 
 
La mayoría de los diseños de prótesis de miembro superior se caracterizan principalmente por 
permitir un solo movimiento que es el de flexión y extensión de los dedos, así como estar diseñados 
para ser accionados mecánicamente mediante tensores que simulan al ligamento retinacular, como 
se muestra en la Figura 1, al tensarlos flexiona los dedos, y al soltarlos permite la extensión de 
estos. Todo esto activado por los movimientos de flexión y extensión de la muñeca para amputación 
transcarpal y del codo para amputación transradial [13]. 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
Figura 9. Ligamento Retinacular. 
 
Todas las prótesis necesitan de una cinta de velcro para la sujeción a la mano del individuo y un 
guante de látex que le de estética y apariencia real a miembro reemplazante. 
 
La figura 2, parte izquierda, muestra un modelo de prótesis 3D llamado “Talonhand”, a la derecha 
aparece el proceso de pruebas de caracterización de señales electromiográficas [22]. 
 
 
 
Figura 10. Modelo de prótesis impresa en 3D (izquierda) y toma de señales mioeléctricas para caracterización 
(derecha) [14]. 
 
 
Para la captura de las señales mioeléctricas se utiliza el método tradicional, como se muestra en la 
Figura 2, pero recientemente se tienen en el mercado dispositivos que facilitan en gran medida esta 
actividad como la MyoArmband. Este tipo de brazaletes que pertenecen a la tecnología de los 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
denominados “wearables” permite mayor flexibilidad para el usuario en las etapas de 
caracterización, así como para el posterior uso. 
 
Las señales se pueden transmitir inalámbricamente vía Bluetooth de manera inalámbrica a 
dispositivos con esta función como teléfonos inteligentes y computadores [16], adicionalmente se 
tiene la ventaja de tener integrada una unidad de medición inercial que tiene varios grados de 
libertad que permite asociar los movimientos a las señales mioeléctricas. 
 
En otro proyecto desarrollado se muestra que las prótesis basadas en impresión 3D y que se operan 
en conjunto brazaletes mioeléctricos pueden ser factibles desde el punto de vista de su costo puesto 
que se pueden utilizar plataformas abiertas como Arduino [15]. 
 
Existen diferentes propuestas de prótesis de miembro superior. Galileo es una propuesta de prótesis 
open-source que también se basa en impresión 3D [17]. Estos investigadores han desarrollado una 
interfaz gráfica que permite realizar diferentes movimientos y acciones con la prótesis. Esta 
prótesis está orientada a países en vías de desarrollo. 
 
 
 
Figura 11. Prótesis “Galileo” para miembro superior e interfaz de pruebas [17]. 
 
 
También se ha desarrollado un trabajo de grado en el que presenta el proceso de fabricación de una 
prótesis robótica mioeléctrica para miembro superior basada en impresión 3D. Este trabajo se 
desarrolló en la Universidad Carlos III de Madrid. En el trabajo se describen las etapas de diseño 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
mecánico, electrónico y de programación de la plataforma que gobierna todo el sistema. El 
proyecto está orientado a lograr una prótesis de bajo costo [18]. 
 
En Colombia se tienen varias experiencias derivadas del proyecto E-nable Colombia y Give-me-
Five impulsadas por la participación del ingeniero Christian Silva, quien ahora es ampliamente 
reconocido por su trabajo a nivel nacional e internacional. Actualmente Christian Silva coordina 
su trabajo desde Fabrilab y apoya diferentes iniciativas similares en diferentes ciudades de 
Colombia y de Suramérica. Adicionalmente se han desarrollado diferentes trabajos de grado e 
investigaciones en universidades. 
En la revista Ingenieros Militares se ha publicado un trabajo que cubre el procedimiento de diseño 
e implementación de una prótesis de miembro superior basada en impresión 3D. Este proyecto 
también tiene un enfoque de bajo costo, utiliza electrodos tradicionales y una plataforma Arduino 
para las labores de cómputo. Finalmente, un detalle importante es que la prótesis propuesta en este 
proyecto no utiliza motores ni actuadores similares, sino que utiliza un sistema de poleas y 
encordado [20]. 
El crecimiento en la investigación de las señales mioeléctricas para su uso en la robótica, ha tenido 
un gran auge en los últimos años, teniendo proyectos especializados a el análisis de las señales 
EMG, como el realizado en el año 2003, por la Universidad CES en Medellín, Colombia, donde se 
realizó un sistema de adquisición y procesamiento de variables electrofisiológicas basado en el uso 
de microprocesadores y comunicación con una computadora personal [19]. 
 
Hand 
Es una prótesis diseñada para personas con amputación transcarpal, es decir, el individuo ha sufrido 
la pérdida de sus dedos, eso implica la movilidad de su muñeca en movimientos como 
pronosupinación (rotación de la muñeca) y flexión/extensión de la muñeca que permite accionar el 
mecanismo de funcionamiento. En la Figura 4 se presenta la prótesis Hand. 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
Figura 12. Prótesis Hand. 
 
La Prótesis Hand cuenta con la ventaja de permitir un cierre o un agarre diferente dependiendo de 
la posición de la mano en el movimiento de pronación o supinación, es decir, en pronación la mano 
hace el agarre de pulgar a meñique y en supinación el caso opuesto. Una barra que une la mano 
con un segmento de antebrazo a los tensores permite dicho movimiento. Los pasadores para su 
ensamblaje puede ser el mismo filamento de impresión como pernos comunes. 
 
 Flexy-Hand 2 
Es la mano con mayor cercanía anatómica y estética a la mano real entre todas las prótesis 
analizadas. Está diseñada para amputación transcarpal al igual que la prótesis Hand. La Flexy-Hand 
2 es una versión de prótesis que ha pasa por su segunda etapa de diseño con el fin de mejorar 
estéticamente y brindar más comodidad para el usuario. 
 
 
 
Figura 13. Flexy-Hand 2 [21] 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
Cyborg Hand 
Cyborg Hand es una prótesis que al igual que las anteriores diseñada para amputación transcarpal, 
da movilidad a la muñeca y permite accionar el mecanismo, los elementos de armado son pernos 
comunes. Por lo general se utiliza latex con el fin de brindar a la prótesis la rugosidad necesaria 
para el agarre sin deslizamiento y estética. 
 
 
Figura 14. Cyborg Hand. 
 
Cyborg Hand cuenta con un regulador de tensión, que permite definir la pre-tensión de los tensores, 
en lugar de desajustar manualmente cada uno de los tensores y ajustarlos acorde a lo necesario. 
 
ADA Robotic Hand 
ADA Robotic Hand está diseñada para amputación transradial o desarticulación de muñeca, trabaja 
con tensores, pero su accionamiento es electromecánico, dado que los tensores son halados por 
servomotores que se ubican en la palma de la mano. Tiene el menor número de elementos de 
impresión (cada dedo es un solo elemento y la palma). Esta prótesis fue desarrollada por Open 
Bionics,de todas las prótesis analizadas es la más avanzada, lo que hace que su coste final sea el 
más elevado. 
 
Figura 15. ADA Robotic Hand (Prótesis electromecánica). 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
VII. METODOLOGÍA 
Para empezar con el desarrollo de diseño y elaboración de una prótesis es necesario personalizar 
de inicio a fin, se debe garantizar el poder minimizar los posibles errores y fallos. Para esto se 
llevarán a cabo una serie de pasos que se deben realizar desde el punto biomédico, electrónico y 
mecánico teniendo en cuenta aspectos relativos al funcionamiento de prótesis para uso de personas. 
 
Un primer paso es conocer detenidamente la extremidad con la que vamos a trabajar, en este caso 
una mano (extremidad superior), además debemos estudiar el brazo, conocer su anatomía, su 
mecánica, entre otras. Esto es necesario para determinar en el paciente la funcionalidad que tiene 
en el resto de la extremidad hasta el muñón, y está la vamos a determinar con un análisis de 
movilidad que se hará a través de encuestas e interacción con el beneficiario de la prótesis. 
También, desde el punto de vista biomédico y psicológico, para abordar un diseño de prótesis 
adecuada es esencial tener conocer la historia del paciente (con respecto a su amputación) y algunos 
aspectos médicos ligados, esto para determinar cómo podemos se procederá a trabajar en su 
proceso de rehabilitación. 
 
Se debe tomar un molde del brazo del paciente para tener sus medidas exactas, además de que este 
termina siendo un elemento útil para futuras pruebas, se considera a priori que el molde debe ser 
en yeso ya que este es de fácil acceso, aplicación y remoción. Una vez obtenida las medidas del 
paciente y su nivel de funcionalidad, se buscará qué terapia de rehabilitación a aplicar ya que este 
es un paso que nos va a garantizar el mejor aprovechamiento de la extremidad de ayuda. 
Este diseño tendrá en cuenta desde el inicio factores como fuerza, material, estética, peso, entre 
otros. Lo que se quiere lograr con cualquier tipo de diseño es cumplir y suplir las necesidades del 
paciente y esto solo se logra entendiendo completamente su entorno, incluso desde el punto de 
vista psicológico y social. 
 
 
 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
La figura muestra de manera general la ruta metodológica a seguir. 
 
 
 
 
 
Figura 16. Pasos Metodológicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
VIII. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 
Se muestra el cronograma de actividades previsto para la realización del trabajo de grado 
 
TABLA I. CRONOGRAMA DE TRABAJO. 
OBJETIVO ACTIVIDAD 
Semanas 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
Caracterizar las 
condiciones 
específicas de la 
persona que será 
beneficiaria de la 
prótesis. 
 
Caracterización 
biomédica/biomecánica 
 
Evaluación psicológica 
Selección de tipo de prótesis 3D 
Realizar una 
modelación de la 
prótesis a partir de 
elementos mecánicos 
y funcionales 
 
Levantamiento de requerimientos 
Modelación 
Desarrollar el 
prototipo funcional 
del prototipo de 
prótesis transradial 
externa. 
 
Fabricación con impresora 3d 
Ensamble de piezas 
 
Realizar pruebas y 
validación del 
prototipo 
 
Diseño experimental 
Pruebas y análisis resultados 
 Documentación 
 
 
 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
IX. CONTEXTO ACTUAL 
 
TABLA II. PERSONAS CON DISCAPACIDAD EN COLOMBIA. 
Fuente de 
información 
N° Personas 
con 
discapacidad 
% De la población 
total 
DANE Censo 2005 2.624.898 6,1 
RLCPD Noviembre 
2017 
1.342.222 2,6 
 
Colombia no cuenta con una cantidad exacta de las personas en estado de discapacidad, no 
obstante, el Censo del DANE de 2005 captó a 2.624.898 (6,1%) personas que apuntan tener alguna 
discapacidad. 
 
Desde el año 2.002 mediante el Registro de Localización y Caracterización de Personas con 
Discapacidad RLCPD. se han identificado 1.342.222 personas, de las cuales surge la información 
que se presenta a continuación. 
 
De cada 100 colombianos, 3 están en el RLCPD, este dato es un registro administrativo que 
posibilita recaudar datos de las personas con discapacidad, y hace parte del Sistema Integral de 
Información de la Protección Social – SISPRO, lo que posibilita la interoperabilidad con otros 
sistemas de información de estado. 
 
 
Figura 17. Personas con discapacidad por año. 
 
 
 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
TABLA III. PERSONAS CON DISCAPACIDAD SEGÚN EL TIPO DE POBLACIÓN. 
Tipo de Población Número de personas 
Víctimas del conflicto armado 172.503 
Cabeza de familia 29.401 
Jóvenes vulnerables urbano 19.348 
Jóvenes vulnerables rural 10.180 
Persona mayor en Ancianato 6.771 
Población infantil en ICBF 4.583 
Habitante de calle 1.406 
Población centro carcelario 1.195 
Madre comunitaria 348 
 
 
El 13% (172.503) de las personas discapacitadas están identificadas como víctimas del conflicto 
armado en el Registro Único de Víctimas. 
 
 
Figura 18. Discapacidad por departamentos. 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
El 51% (694.955) de las personas con discapacidad registradas en el RLCPD residen en Bogotá, 
Antioquia, Valle, Santander y Nariño. 
Analizando la información suministrada por el DANE y el RLCPD se puede observar que los 
departamentos con más personas discapacitadas han sido departamentos que se han visto afectados 
de gran manera por el conflicto arma en Colombia. 
 
X. COSTOS 
En Colombia, el mayor número de amputaciones de miembro superior suceden por accidentes de 
trabajo, enfermedades congénitas, y la constancia con la que consultan este tipo de pacientes es 
bastante reducida. 
El costo de una prótesis mioeléctrica importada en Colombia puede costar alrededor de 
$80’000.000 COP. Las organizaciones promotoras de salud (EPS) de los pacientes no 
aconstumbran cubrir este tipo de gastos, es por esto que la utilización de prótesis mioeléctricas en 
el país es muy reducido. No obstante, las EPS sí cubren el costo de las prótesis mecánicas, cuyo 
valor comercial puede estar entre los 3 y los 5 millones de pesos colombianos dependiendo de los 
accesorios comprados y del nivel de amputación, cabe destacar que muchas personas no cuentan 
con ninguna entidad promotora de salud lo que implicaría un gasto mayor debido a que les toca 
cubrir los gastos de dichas prótesis. En estos costos, además, está ya incluido el tiempo de trabajo 
de los especialistas y el costo de los materiales de trabajo para la elaboración de la prótesis. 
 
Mediante el uso de impresión 3D y el acoplamiento de un sensor de electromiografía una prótesis 
de miembro superior puede costar $700.000 COP teniendo en cuenta los diferentes sensores y 
actuadores que se le pueden implementar. La elaboración de una prótesis mecánica en impresión 
3D cuesta alrededor de $150.000 COP y su fabricación solo tardaría unas pocas horas. Debido a 
los cambios corporales que presentamos los seres humanos, las prótesis en personas adultas deben 
ser cambiadas cada 5 años aproximadamente, mientras que en los niños se recomienda cambiar las 
prótesis cada año y el bajo costo de producción hace que la prótesis se pueda reemplazar con el 
desarrollo del niño. 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
XI. RESULTADOS 
 
Antes de dar inicio al proyecto se le realizó al usuario una serie de evaluacionesy asesorías 
psicológicas con el fin de planificar y desarrollar el proyecto de manera adecuada teniendo en 
consideración las aspiraciones y requerimientos del paciente. 
 
 
Figura 19. Evaluación psicológica. 
 
El paciente presenta una amputación parcial de mano, pero debido a una alteración en el miembro 
superior que le impide realizar ciertos movimientos se debe realizar una prótesis transradial que le 
brinde mayor seguridad y confort a la hora de accionar la prótesis. 
Para iniciar la elaboración del diseño de la prótesis se le realizo al usuario una serie de medidas de 
sus extremidades superiores con el fin de diseñar un modelo que se adapte a sus necesidades. 
 
 
 
 Figura 20. Medidas brazo izquierdo. 
TABLA IV. MEDIDAS BRAZO IZQUIERDO. 
# Brazo Izquierdo 
A 23 cm 
B 13,5 cm 
C 8,5 cm 
D 23 cm 
E 23 cm 
F 15 cm 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Hasta el momento se ha logrado imprimir unas primeras versione de prótesis con el fin comenzar 
a realizar pruebas iniciales con el beneficiario del proyecto. Para lograr realizar un diseño que 
se ajuste al paciente se está realizando un proceso metodológico en el cual nos 
centramos en las necesidades del usuario, los deseos del usuario y del diseñador y las 
especificaciones técnicas para el diseño y la elaboración de la prótesis. 
 
TABLA VI. NECESIDADES DE DISEÑO. 
# Necesidades Valor 
1 Se requiere un diseño liviano 4 
2 Diseño Modular 3 
3 Que sea lo suficientemente cómodo 4 
4 Que realice los movimientos básicos del miembro superior 5 
5 Prótesis accionada desde el hombro o codo 5 
6 El prototipo debe ser impreso en 3D 5 
7 Poco o nada de mantenimiento 3 
8 Debe ser un diseño atractivo 3 
9 Conocer la opinión y deseos del usuario 4 
10 Funcionamiento Mecánico 5 
11 Molde físico y virtual del miembro superior 2 
12 Analizar los movimientos que puede realizar el usuario 5 
13 Consentimiento Informado 4 
 
 
 
 
TABLA V. MEDIDAS BRAZO DERECHO. 
# Brazo Derecho 
A' 21 cm 
B' 4,5 cm 
C' 6 cm 
D' 23 cm 
E' 23 cm 
F' 15 cm 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
TABLA VII. DESEOS DE DISEÑO. 
# Deseos Valor 
1 Diseño Mecánico 5 
2 Movimiento de todas las articulaciones 3 
3 Pulgar con al menos 2 grados de libertad 4 
4 Diseño Modular 3 
5 Diseño a la medida del usuario 4 
 
 
TABLA VIII. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS. 
# Especificación Unidad Valor Importancia 
1 Diseño Liviano Kg 300-500 5 
2 Diseño Modular Piezas 3 a 4 3 
3 Comodidad ---- 
Accesorios de 
protección 5 
4 
Movimientos 
básicos # 2 (Abrir-Cerrar) 5 
5 Mantenimiento Mes 1 3 
 
 
Las anteriores tablas se definen mediante la metodología de diseño sistemático que va desde la 
descripción teórica del articulo hasta su determinación constructiva. La metodología sistemática 
demanda un trabajo de observación reflexiva en un plano conceptual a un elevado nivel de 
abstracción en la creación de ideas y de sus relaciones desde la perspectiva del diseño sistémico, 
con objeto que condensar una proposición genérica robusta, como base y referente para la 
producción de bocetos conceptuales. 
 
Por medio del uso de prototipos sistémicos para la elaboración de nuevos productos, se propone un 
ejercicio de pensamiento lateral, que consiste en la división del objetivo a diseñar, en tres 
subsistemas: formal, funcional y ergonómico. Se somete a definición y análisis las diferentes 
apariencias que van a ser tenidas en cuenta a la hora de realizar el producto. Esto proporciona una 
evaluación y elaboración en interrelación de cada figura de forma individual y al mismo tiempo 
simultánea como vía para investigar en aquellos atributos a los que el producto debe responder. 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
Para la elaboración de las prótesis se está empleando la impresora 3D Prusa Tairona, la cual es una 
impresora rápida y con una muy buena resolución, las características de la impresora empleada son 
las siguientes: 
 
 Tecnología: Modelado por fusión/adición (FDM/FFF). 
 Volumen de impresión: 20 cm largo x 20 cm ancho x 20cm alto. 
 Resolución de capa máxima: 20 micras. 
 Temperatura de operación: 10º a 32º. 
 Entrada AC: 100-240 VAC 50-60 Hz. 
 Requerimientos de potencia: 12 VDC @ 16 Amperios. 
 
 
 
Figura 21. Impresora 3D Prusa Tairona. 
 
Para la elaboración de nuestro primer prototipo se realizó una impresión por partes de toda la 
prótesis, luego se llevó a cabo un proceso de mejoramiento de las piezas en el cual se lijan y se les 
aplica una resina para conseguir un alisado y una mayor resistencia de las piezas y para finalizar 
se unieron todas las piezas con hilos y resortes para poder que la prótesis funcione de manera 
mecánica. 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
 
Figura 22. Piezas primer prototipo. 
 
 
 
Figura 23. Primer prototipo finalizado. 
 
 
Se diseñó e imprimió un segundo prototipo, el cual es más cómodo y se ajusta de una mejor manera 
a las necesidades del paciente, para este prototipo se imprimieron los dedos de la prótesis en 
material filaflex, el cual es un material flexible que ayuda a que la prótesis tenga un mejor agarre 
y mayor flexibilidad. 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
 
 
Figura 24. Piezas segundo prototipo. 
 
 
Figura 25. Segundo prototipo finalizado 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
Utilizando el software SolidWorks se ha logrado elaborar un diseño que se adapta a las necesidades 
del usuario, para la realización del diseño se aplicó ingeniería inversa para poder lograr un 
acondicionamiento para el usuario. El diseño cuenta con unos espacios en su parte superior con el 
fin de permitir el paso de corrientes de aire para que el brazo se mantenga fresco. 
 
 
 
Figura 26. Diseño prótesis. 
 
 
 
 
Figura 27. Diseño Modular. 
 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
Además, se imprimió una prótesis electromecánica como un prototipo inicial para la 
implementación de sensores y actuadores para realizar pruebas con las señales electromiografías 
del paciente. 
 
 
Figura 28. Impresión prototipo electromecánico. 
 
 
 
Figura29. Piezas prototipo electromecánico. 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
 
Figura 2130. Prototipo electromecánico. 
 
Para el acoplamiento de una etapa de señales electromiografías se usará una Myo Armband el cual 
es un dispositivo de reconocimiento de gestos usado en el brazo o el antebrazo. Empleando un 
grupo de sensores electromiográficos que localizan la actividad eléctrica en los músculos 
combinados con un giroscopio y un acelerómetro para identificar los gestos. Este dispositivo 
permite una mayor facilidad para la caracterización de los movimientos del usuario y para su uso. 
Una de las grandes ventajas de la Myo Armband es que permite ser usada con plataformas abiertas 
como Arduino, esto hace que la elaboración de las prótesis mediante impresión 3D sean de bajo 
costo. 
 
Figura 31. Actuadores (Servomotores). 
https://en.wikipedia.org/wiki/Gesture_recognition
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
Se implementarán dos servomotores con el fin de darle movimiento al prototipo electromecánico 
realizado en impresión 3D. Los servomotores serán accionados mediante las señales 
electromiografías captadas por la Myo Armband y enviadas a un arduino mediante bluethooth. 
Inicialmente se tendrán cuatro movimientos que permitirán verificar el funcionamiento del 
prototipo electromecánico, los movimientos son flexión, extensión de todos los dedos, oposición y 
reposición del pulgar e índice. 
 
Como método de socializacióncon el paciente se le brindo asesoría sobre el funcionamiento y el 
adecuado uso de la impresora 3D, esto con el fin de que en el futuro el usuario este en capacidad 
de diseñar y construir sus propias prótesis. 
 
 
 
Figura 32. Asesoría de impresión 3D. 
 
 
Se obtuvo un logro académico el cual fue una publicación en el libro de Investigación Formativa 
en Ingeniería, que tiene como objetivo divulgar el trabajo investigativo de los estudiantes en esta 
área del conocimiento. 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
Figura 33. Publicación libro JOIN 2017 
 
 
XII. VALIDACIÓN DE PROTOTIPO 
Para lograr una buena validación del prototipo de prótesis transradial externa para miembro 
superior se va a realizar una serie de pasos con los cuales se espera obtener resultados satisfactorios. 
Lo primero será realizar una preparación psicológica y física con el usuario ya seleccionado, se 
observarán sus necesidades y las posibles soluciones que se le pueden brindar, después de analizar 
la situación del paciente se elaboran mediante el diseño y la impresión 3D algunos prototipos para 
comprobar movimientos, interferencias, aspecto físico, comportamiento y comodidad del usuario. 
Luego de obtener un prototipo que se ajuste al paciente, se dará inicio a un periodo de pruebas para 
verificar los comportamientos del usuario ante el producto final. 
Además, como una técnica de validación se realizarán ponencias sobre el tema con el fin de 
escuchar las opiniones de expertos y de algunos posibles usuarios con el fin de realizar mejoras a 
los prototipos realizados. 
 
 
 
 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
XIII. CONCLUSIONES 
 
Es fundamental trabajar en el diseño de la prótesis para que esta cumpla los deseos funcionales, 
estéticos y económicos del usuario que requiere de la prótesis; se establece una importante ayuda 
para los pacientes en situación de discapacidad ya que posibilita ejecutar diferentes actividades 
básicas y conectarse en su ámbito laboral, académico, personal y social de forma permisible, 
brindando comodidad y mejores condiciones de salud tanto física como psicológica. 
 
La impresión 3D se ha convertido en una herramienta útil y potencialmente transformadora en 
diferentes campos como la arquitectura, la educación, la ingeniería, entre otros, incluyendo la 
medicina. A medida que los rendimientos de las impresoras, sus resoluciones y los materiales de 
impresión disponibles han aumentado, también lo han hecho sus aplicaciones en diferentes campos. 
 
El Modelo Sistémico como “manual”, describe completamente las normas de trabajo. Esto 
simboliza un doble merito puesto que además de guiar al autor en su aplicación, crea un método 
organizado, de recolección de información estructurada, posibilitando su posterior exposición y 
argumentación del problema propuesto. 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
ANEXOS 
 
 
Imagen 1. Medición del brazo. 
 
 
Imagen 2. Molde en yeso. 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
Imagen 3. Asesoría en diseño. 
 
 
Imagen 4. Presentación JOIN 2017 
 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
Imagen 5. Publicación en libro. 
 
Imagen 6. Poster Redcolsi. 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
Imagen 7. Presentación Redcolsi. 
 
 
Imagen 8. Proceso de construcción 
 
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DESARROLLO DE UNA PRÓTESIS TRANSRADIAL EXTERNA… 
 
 
Imagen 9. Piezas obtenidas 
 
 
 
Imagen 10. Caracterización electromiografía.