Sistema de Controle para Prótese de Mão

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ESTABLECIMIENTO DE UN SISTEMA DE CONTROL POR MEDIO DE 
SEÑALES MIOELÉCTRICAS PARA UNA PRÓTESIS DE MANO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OSCAR JAVIER MARTÍNEZ LÓPEZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS 
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA 
DIVISIÓN DE INGENIERÍAS 
BOGOTÁ 
2021 
ESTABLECIMIENTO DE UN SISTEMA DE CONTROL POR MEDIO DE 
SEÑALES MIOELÉCTRICAS PARA UNA PRÓTESIS DE MANO 
 
 
 
 
 
MARTÍNEZ LÓPEZ OSCAR JAVIER 
 
 
 
Trabajo de grado en modalidad de investigación para optar para el título de 
ingeniero mecánico 
 
 
 
Director: 
JESÚS DAVID VILLARREAL LÓPEZ 
Codirector: 
MARCO ANTONIO VELASCO PEÑA 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD SANTO TOMAS 
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA 
DIVISIÓN DE INGENIERÍAS 
BOGOTÁ D. C. 
2021 
Nota de aceptación: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Firma del presidente del jurado 
 
 
 
_____________________________________ 
Firma del jurado 
 
 
 
____________________________________ 
Firma del jurado 
 
 
 
 
 
Bogotá D.C. 
DEDICATORIA 
 
Principalmente dedico este trabajo a Dios por colocarme en un buen camino y quien 
me ha dado todo para forjar mi vida. A mis padres quienes con todo su cariño, 
sacrificio y ejemplo pudieron darme la fortaleza para cumplir uno de mis sueños: Ser 
profesional, y motivarme a ser mejor persona. Y en último a mi hermano quien me 
brindó su comprensión, apoyo y alegría en todo momento. 
AGRADECIMIENTOS 
 
Estoy agradecido con la Universidad Santo Tomás porque me aportó demasiado en 
mi etapa como estudiante, brindándome todos los recursos y conocimientos a mi 
vida profesional, laboral y personal; llevando a feliz término con este proyecto. 
Al Ingeniero Jesús Villarreal, director del proyecto quien fue mi guía durante toda 
esta etapa de trabajo. 
Al Ingeniero Marco Velasco, codirector del proyecto quien me brindo su ayuda y 
conocimiento en todo momento para la culminación de este proyecto. 
 
 TABLA DE CONTENIDO 
1 RESUMEN ................................................................... 12 
2 OBJETIVOS ................................................................ 13 
2.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................. 13 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................... 13 
3 INTRODUCCIÓN ......................................................... 14 
4 IDENTIFICACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS NECESARIOS 
EN UNA PRÓTESIS DE MANO ....................................... 16 
4.1 ANATOMÍA DE LA MANO ....................................................................... 16 
4.1.1 Mano humana .................................................................................... 16 
4.1.2 Anatomía ósea en la mano ................................................................ 16 
4.1.2.1 Falanges ..................................................................................... 17 
4.1.2.2 Huesos metacarpianos ............................................................... 17 
4.1.3 Articulaciones de la mano .................................................................. 18 
4.2 MOVIMIENTOS EN MANO ...................................................................... 18 
4.2.1 Movimientos de los dedos humanos .................................................. 18 
4.2.2 Movimiento en manos a partir de la muñeca ..................................... 19 
4.3 FUNCIONES DE LA MANO ..................................................................... 23 
4.3.1 Funciones de agarre en una mano .................................................... 24 
4.3.1.1 Agarres de precisión ................................................................... 24 
4.3.2 Funciones de comunicación de las manos ........................................ 27 
4.4 DISCAPACIDAD DE LA MANO ............................................................... 30 
4.4.1 Generalidades mano, lesiones y secuelas ........................................ 30 
4.4.2 Amputación de extremidades ............................................................ 31 
4.5 CONSOLIDACIÓN DE MOVIMIENTOS DE LA MANO ............................ 33 
5 IDENTIFICACIÓN DE SEÑALES EMG ...................... 34 
5.1 SEÑALES ELECTROMIOGRÁFICAS (EMG) .......................................... 34 
5.2 PRÓTESIS MIOELÉCTRICAS ................................................................. 35 
5.3 ESTADO DEL ARTE EN EL DESARROLLO PRÓTESIS MIOELÉCTRICAS
 35 
5.4 ESTUDIOS Y ESQUEMAS DE CONTROL MIOELÉCTRICO .................. 44 
5.5 BRAZALETE MYO® GESTURE CONTROL ............................................ 45 
5.5.1 Myo Connect...................................................................................... 48 
5.5.2 Reconocimiento de poses de sensor Myo ® según la anatomía ....... 50 
5.6 Adquisición de señal EMG con el sensor Myo® en el lenguaje Python ... 51 
6 DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL ..................... 53 
6.1 DESCRIPCIÓN DE MATERIALES ........................................................... 53 
6.1.1 Prótesis .............................................................................................. 53 
6.1.2 Raspberry Pi 3 B+ ............................................................................. 55 
6.1.3 Servocontrolador SSC-32U ............................................................... 56 
6.1.4 Elementos adicionales utilizados ....................................................... 57 
6.2 SISTEMA DE CONEXIONES ELÉCTRICAS ........................................... 59 
7 EJECUCIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL .............. 63 
7.1 SOFTWARE PYTHON® .......................................................................... 63 
7.2 USO DE THONNY PYTHON ................................................................... 63 
7.3 MÁQUINA DE ESTADOS ........................................................................ 64 
7.4 CONSOLIDACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL .................................. 64 
7.5 DESCRIPCIÓN CÓDIGO ......................................................................... 65 
7.5.1 Tabulación por medio de comparación de datos y control de velocidad 
de movimientos en la prótesis ........................................................................ 65 
7.5.2 Ejecución del movimiento .................................................................. 69 
7.6 RESULTADOS ......................................................................................... 70 
8 CONCLUSIONES ........................................................ 75 
9 RECOMENDACIONES ............................................... 76 
10 BIBLIOGRAFÍA ........................................................... 77 
11 ANEXOS ...................................................................... 83 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1. Partes de la mano. ............................................................................... 16 
Figura 2. Anatomía osteoarticular de la mano. ................................................. 17 
Figura 3. Articulaciones de la mano. ................................................................. 18 
Figura 4. Movimientos en dedos. ....................................................................... 19 
Figura 5. Movimientos de la mano en la articulación de la muñeca. .............. 19 
Figura 6. Experimento realizado en sensores en dedos. ................................. 21 
Figura 7. Fuerza mano aplicada con pulgar paralelo. ...................................... 22 
Figura 8. Fuerza mano aplicada en oposición de dedos a pulgar. ................. 22 
Figura 9. Empuñadura fuerte .............................................................................. 24 
Figura 10. Agarre de pinza de precisión............................................................ 25 
Figura 11. Arcos de la mano. .............................................................................. 26 
Figura 12. Modelos prensileshumanos, a) Cilíndrica palmar, b) Subtermino, 
c) centralizado, d) tridigital, e) posición subterminal ................................ 26 
Figura 13. Taxonomía de variedad de tipos de agarre. .................................... 27 
Figura 14. Gestos con manos. ........................................................................... 28 
Figura 15. Lengua de señas. ............................................................................. 29 
Figura 16. Discapacidad de mano con pérdida de falange (índice) e 
incapacidad de agarre. ................................................................................ 31 
Figura 17. Señales Electromiográficas. ............................................................. 34 
Figura 18. Mano mioeléctrica rusa. .................................................................... 35 
Figura 19. Mano mioeléctrica Michelangelo ...................................................... 36 
Figura 20. DEKA ARM. ........................................................................................ 37 
Figura 21. Paciente con doble amputación de alto nivel usando 
simultáneamente dos prótesis MPL. .......................................................... 38 
Figura 22. i-Limb Ultra......................................................................................... 38 
Figura 23. Bebionic 3. ......................................................................................... 39 
Figura 24. . Modelado prótesis 3D en Simulink®. ............................................. 40 
Figura 25. Sensor Myo ®. ................................................................................... 40 
Figura 26. Gráfica de estados finitos. ................................................................ 41 
Figura 27. Proyecto con tarjeta Raspberry con el sensor Myo®. .................... 42 
Figura 28. Experimento desarrollado con señales EMG. ................................. 45 
Figura 29. Descripción del brazalete Myo®. ..................................................... 46 
Figura 30. Movimientos predefinidos en el sensor Myo®. .............................. 46 
Figura 31. Myo Diagnostics conectado. ............................................................ 47 
Figura 32. Equipamiento Myo®. ......................................................................... 48 
Figura 33. Visualización poses computador ..................................................... 49 
Figura 34. . Indicador de sincronización del sensor. ....................................... 49 
Figura 35. a) Músculos antebrazo b) Posición neutral del sensor en el 
antebrazo ...................................................................................................... 50 
Figura 36. Code DHZU compilado. ..................................................................... 52 
Figura 37. Disposiciones de articulaciones en la prótesis. ............................. 54 
Figura 38. Prótesis. ............................................................................................. 55 
Figura 39. Raspberry Pi 3 B+ .............................................................................. 56 
Figura 40. Servocontrolador SSC-32U............................................................... 57 
Figura 41. Servomotor MG995 ............................................................................ 58 
Figura 42. Batería Li-poly RC. ............................................................................ 58 
Figura 43. Diagrama de bloques servocontrolador SSC-32U. ......................... 59 
Figura 44. Diagrama de bloques Raspberry Pi 3 B+. ........................................ 61 
Figura 45. Diagrama de la conexión total. ......................................................... 61 
Figura 46. Conexión proyecto físico. ................................................................. 62 
Figura 47. Esquema de máquina de estados. ................................................... 64 
Figura 48. Paso inicial. ........................................................................................ 66 
Figura 49. Lectura de movimientos. .................................................................. 66 
Figura 50. Información transmitida. ................................................................... 67 
Figura 51. Almacenamiento de posiciones. ...................................................... 68 
Figura 52. Ejecución de movimientos. .............................................................. 69 
 
LISTA DE TABLAS 
 
Tabla 1. Clasificación de movimientos de la mano Therblig. .......................... 23 
Tabla 2. Valoración en función del dedo. .......................................................... 32 
Tabla 3. Consolidación de movimientos. .......................................................... 33 
Tabla 4. Tabla comparativa entre prótesis mioeléctricas comerciales. ......... 43 
Tabla 5. Estados de batería del brazalete.......................................................... 47 
Tabla 6. Estados de conexión brazalete. ........................................................... 48 
Tabla 7. Notaciones máquina de estados. ........................................................ 65 
Tabla 8. Poses mano finales. .............................................................................. 70 
Tabla 9. Prueba de tiempo de reacción con 1000 Baudios. ............................. 71 
Tabla 10. Prueba de tiempo de reacción con 2500 Baudios. ........................... 72 
Tabla 11. Prueba de tiempo de reacción con 5000 Baudios. ........................... 72 
Tabla 12. Prueba de tiempo de reacción con 9600 Baudios. ........................... 73 
 
 
 
 
1 RESUMEN 
 
El presente proyecto resalta la importancia de aplicar áreas como la automatización 
y control para un Ingeniero Mecánico, ya que por el desarrollo de estos 
conocimientos han llevado al progreso en otras ramas de la Ingeniería Mecánica 
permitiendo la mejora de labores diarias en equipos apoyando los campos de 
diseño, producción y transformación de la materia prima en la industria térmica, la 
bioingeniería y la robótica. Por este motivo, la Universidad Santo Tomás ha 
implementado diversos proyectos enfocados en la tecnología en los últimos años, 
entre ellos se pondera el diseño y la programación de prótesis, donde se destacan 
avances como el proyecto titulado ‘Implementación de un sistema de control por 
medio de sensores mioeléctricos para una prótesis de brazo transradial’, el cual 
consistió en la fabricación de un prototipo de prótesis transradial controlado por 
señales mioeléctricas por una tarjeta Arduino de manera alámbrica [1]. 
Posteriormente se realizó un avance llamado ‘Desarrollo de un sistema de control 
para el movimiento de un prototipo de prótesis de mano a partir del reconocimiento 
de señales Mioeléctricas’, el cual consistió en realizar una modificación del brazo 
realizando el diseño de manera inalámbrica por medio de la tarjeta Raspberry Pi 3 
B+ [2]. Sin embargo, la prótesis desarrollada tarda varios segundos en recibir 
órdenes y ejecutar el movimiento necesario; además, se satura el sistema del 
control, es decir que deja de funcionar de manera continua y confiable generando 
que el programa necesite volver a reiniciarse. Por lo tanto, este proyecto tiene como 
finalidad implementar un sistema de control para una prótesis de mano haciendo 
uso de sensores mioeléctricos y desarrollando una comunicación totalmente 
inalámbrica, mejorando el procesamiento y evitando la congestión de datos de este, 
para que pueda replicar cinco movimientos base de mano necesarios para una 
persona y llevando a cabo la mejora de confiabilidad del sistema. 
Palabras claves: 
● Prótesis mano 
● Bioingeniería 
● Congestión de datos 
● Sistema de control 
● Robótica 
 
2 OBJETIVOS 
 
2.1 OBJETIVO GENERAL 
Establecer un sistema de control que permita movimientos reales enuna prótesis 
de mano por medio de señales mioeléctricas. 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
● Identificar a partir de estudios técnicos los movimientos necesarios para que 
cumpla los requerimientos de funcionalidad. 
● Identificar las señales mioeléctricas haciendo uso de sensores y actuadores 
para generar los movimientos requeridos. 
● Crear un sistema de control por medio del software Python e integrar las 
señales para ser ejecutadas por el prototipo. 
 
3 INTRODUCCIÓN 
 
En Colombia, los datos proporcionados por el Ministerio de salud y protección social 
por medio del Registro de Localización y Caracterización de Personas con 
Discapacidad (RLCPD), señalan que, en el 2018, el 34 % de las personas con 
discapacidad sienten que la alteración que más les afecta es el movimiento de 
brazos, manos y piernas. También indican que el 19% de las limitaciones en las 
actividades diarias es debido a la dificultad de mover o trasladar objetos. Además, 
mencionan que el 0.6 % de los discapacitados es consecuencia del conflicto armado 
y a partir de este valor afirman que el 38% de esta población sufren alteraciones en 
brazos, manos y piernas por estar involucrados en este ámbito [3]. Adicional a ello, 
se evidencian otros datos proporcionados por el DANE (Departamento 
Administrativo Nacional de Estadística), donde afirman que el 4.3% de la población 
discapacitada tiene la dificultad de poder agarrar objetos con las manos. Asimismo, 
es relevante este dato, porque se dice que el 39,6% de estas dificultades se da por 
enfermedades y el 42.1 % se da por accidentes ya sea por asuntos laborales, 
enfermedades laborales, tránsito, entre otros [4]. 
Para el año 2017, la ANDI (Asociación Nacional de Empresarios de Colombia) 
afirmó que los gastos provenientes de uso médico fueron del 6.82%, de los cuales 
las prótesis ocuparon el 18% de este gasto [5]. Cabe destacar que este incremento 
se debe a que las prótesis mioeléctricas en Colombia han crecido gracias a las 
impresiones tridimensionales (3D), que son usados por parte de instituciones como 
la Universidad Nacional, donde utilizan la biotecnología por medio de los enlaces 
artificiales que permiten crearse de manera más fácil y rápida, y les han permitido 
desarrollar múltiples prótesis para poder investigar en ámbito de mejora continua 
[6]. 
La Universidad Santo Tomás busca incentivar a los próximos ingenieros mecánicos 
por medio de la materia control e instrumentación, utilizando un razonamiento 
tecnológico e ingenieril y asociarlo con problemas que afectan a la sociedad tales 
como sistemas de automatización o implementación de ideas para facilitar a los 
seres humanos en búsqueda del conocimiento. Adicionalmente, la investigación en 
la Facultad de Ingeniería Mecánica en la Universidad Santo Tomás es liderada por 
el grupo GEAMEC (Grupo de Estudios y Aplicaciones en Ingeniería Mecánica), cuya 
observación da a lugar en las ramas de la termodinámica, procesos de materiales 
de manufactura, diseños mecánicos y gestión de calidad. Este grupo de estudio 
tiene varios semilleros de investigación, los cuales cumplen una función 
determinada en los anteriores tópicos; se destaca el semillero HED (Human 
Evolutionary Design), por fomentar el desarrollo investigativo en la biomecánica y 
prótesis, puesto que permite a los ingenieros mecánicos mejorar sus habilidades 
técnicas y de análisis. También se destaca el semillero MAIR, el cual busca 
desarrollar sistemas automáticos aplicados a diferentes sectores de la ingeniería 
mecánica, permitiendo que futuros profesionales desarrollen habilidades en campos 
científicos y de cierto modo impulsarlos a tener un análisis crítico con fundamentos 
tecnológicos [7]. 
 
4 IDENTIFICACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS NECESARIOS EN UNA 
PRÓTESIS DE MANO 
 
4.1 ANATOMÍA DE LA MANO 
4.1.1 Mano humana 
La mano humana es un órgano en la extremidad superior del cuerpo humano, 
encargada de distinguir diferentes objetos por medio del sentido del tacto, siendo 
así un instrumento fundamental para ser humano, debido a que tiene la capacidad 
de ejecutar acciones finas y precisas por la gran sensibilidad de las puntas nerviosas 
de los dedos, a estas terminaciones se les conoce como yemas, por este motivo 
permite realizar sinfín de movimientos y efectuar distintas formas de agarre para 
poder sujetar diversos objetos independientemente de su geometría [8]. A 
continuación, se visualizará en la Figura 1 una caracterización de las partes 
generales de una mano. 
 
Figura 1. Partes de la mano. 
 
Fuente: [8]. 
4.1.2 Anatomía ósea en la mano 
La mano humana dispone de 27 huesos, los cuales se pueden distribuir en 8 en el 
carpo, 5 metacarpianos y 14 falanges. Además, se cuenta con el radio y el cubito 
como los huesos que comunican con el resto del cuerpo humano [9], [10]. 
4.1.2.1 Falanges 
Son aquellos huesos que se encuentran en cada uno de los dedos de la mano y 
están divididos en tres partes: Falange distal, falange medial y falange proximal 
(Figura 2) [11]. 
4.1.2.2 Huesos metacarpianos 
Son aquellos huesos que componen la palma de la mano y articulan las falanges 
proximales con la hilera distal del carpo (véase Figura 2) [10]. 
Huesos carpianos 
Son ocho huesos que hacen parte de la muñeca, donde comunican la mano por 
medio de la hilera proximal hacia el cúbito y el radio [11]. Los cuales se componen 
en: 
Hilera distal: Trapecio, trapezoide, grande y ganchoso (véase Figura 2) [12]. 
Hilera proximal: Escafoides, semilunar, piramidal y pisiforme (véase Figura 2) [12]. 
 
Figura 2. Anatomía osteoarticular de la mano. 
 
Fuente: [11]. 
4.1.3 Articulaciones de la mano 
Son superficies del cartílago que conectan los huesos entre sí y permite que la mano 
realice movimientos [13]. Las cuales se encuentran de la siguiente manera en los 
dedos: 
Pulgar: Articulación interfalángica, articulación metacarpofalángica y articulación 
carpometacarpiana [13]. 
Demás dedos (anular, índice, medio y meñique): Articulación interfalángica 
distal, articulación interfalángica proximal, articulación metacarpofalángica y 
articulación carpometacarpiana [13]. 
 
Figura 3. Articulaciones de la mano.
 
Fuente: [14]. 
 
4.2 MOVIMIENTOS EN MANO 
4.2.1 Movimientos de los dedos humanos 
Los movimientos de los dedos de una mano se producen gracias a la articulación 
de metacarpofalangeal, entre la falange proximal y los huesos metacarpianos, 
debido a ello se obtienen tres grados de libertad [15]. 
Los movimientos usados en los dedos son (Figura 4): 
● Flexión y extensión 
● Aducción y abducción 
 
Figura 4. Movimientos en dedos. 
 
Fuente: [15]. 
 
4.2.2 Movimiento en manos a partir de la muñeca 
La movilidad y estabilidad son las características más esenciales de la muñeca, ya 
que permite que la mano se presente en la posición óptima para la prensión. Los 
movimientos se efectúan en torno a dos ejes: un eje transversal comprendido de un 
plano frontal (condiciona los movimientos para flexo extensión); y un eje 
anteroposterior, comprendido en un plano sagital (condiciona los movimientos de 
aducción y abducción) [16]. Por consiguiente, se observará a continuación las 
posiciones comúnmente vistas en la muñeca (Figura 5). 
 
Figura 5. Movimientos de la mano en la articulación de la muñeca. 
 
 
Fuente: [15]. 
 
Los movimientos comunes con base en la anatomía de los dedos han sido bastante 
estudiados, es por esto, que se han hecho diversos trabajos, entre ellos, The 
statistics of natural hand movements, el cual desarrolló un estudio por medio de 
sensores, la actividad diaria de cada dedo en un ser humano, sin embargo, se 
utilizaron diversas técnicas de probabilidad debido a que se presentan millones de 
datos que deben ser simplificados. En cuanto a la investigación parten de rutinas 
cotidianas, como lo es agarrar una bicicleta o el agarre de un vaso de agua, cabe 
destacar que fueron utilizadosen este estudio varios sujetos y solo fue utilizada la 
mano derecha. Se obtuvo como resultado una serie de datos en todos los sujetos, 
donde los valores velocidades angulares demostraron que el 60% de la varianza de 
estos son similares; es decir ,que los datos obtenidos en cada movimiento son 
aproximados a la media, los cuales indican que no hay tanta diferencia en cada 
acción entre los sujetos. También se evidenció que el dedo pulgar, genera una 
independencia de datos muy amplia con respecto a los dedos, casi dos veces más 
a la independencia obtenida por el dedo índice. Igualmente este estudio afirma que 
el dedo con menor valor de independencia de datos es el anular. Además, se 
evidenció que el 82% de los movimientos ejecutados por cada uno de los sujetos 
involucró el uso del pulgar, asimismo el 42% de los movimientos, se usaron los 
cuatro dedos al mismo tiempo (índice, corazón anular y meñique). Adicionalmente 
a ello, el 35% de los datos obtenidos muestran que el dedo índice tiene una 
independencia de valores en los movimientos; es decir, que hubo varios 
movimientos realizados por las personas en los cuales solo utilizaron el dedo índice 
[17]. 
 
Figura 6. Experimento realizado en sensores en dedos.
 
Fuente: [17]. 
Por otra parte, el artículo llamado “Is the thumb a fifth finger? A study of digit 
interaction during force production tasks”, realizó un estudio en el cual muestra como 
los dedos actúan cuando el pulgar actúa con una fuerza paralela u oposición en la 
mano, cuyos resultados aclaran que el dedo índice y medio permite realizar una 
mejor fuerza de oposición en la mano y el dedo pulgar hace menos fuerza que el 
índice cuando la fuerza es paralela [18]. 
 
Figura 7. Fuerza mano aplicada con pulgar paralelo. 
 
Fuente: [18]. 
 
Figura 8. Fuerza mano aplicada en oposición de dedos a pulgar. 
 
Fuente: [18]. 
 
4.3 FUNCIONES DE LA MANO 
La mayoría de los logros humanos están vinculados con la destreza realizada por 
medio de las manos; por lo tanto, los resultados de cada alcance ya sea cultural o 
tecnológico están directamente relacionados con el uso de esta articulación. La 
mano permite realizar múltiples tareas, como la comunicación, escribir, pintar, tocar 
música y hasta usar las herramientas [19]. Por este motivo, es la herramienta más 
poderosa que tiene el cerebro para comunicarse con el mundo [19]. 
Generalmente, el uso principal de las manos es de sujetar y sostener objetos; sin 
embargo, de estos se derivan muchos más por la gran capacidad de la mano 
humana para alcanzar movimientos versátiles, el científico Frank Gilbreth, realizó 
una clasificación de movimientos fundamentales para ejecutar cualquier tarea, las 
cuales involucran principalmente el uso de las manos, los mismos que fueron 
denominados Therblig (Tabla 1()) [8]. 
 
Tabla 1. Clasificación de movimientos de la mano Therblig. 
Therblig 
N° Movimiento 
1 Buscar 
2 Seleccionar 
3 Sujetar 
4 Alcanzar 
5 Mover 
6 Sostener 
7 Soltar 
8 Colocar en posición 
9 Precolocar en posición 
10 Inspeccionar 
11 Ensamblar 
12 Desensamblar 
13 Usar 
14 Retraso inevitable 
15 Retraso evitable 
16 Planear 
17 Descansar 
Fuente: [8]. 
4.3.1 Funciones de agarre en una mano 
Agarres de fuerza 
Se caracteriza por la acción de tomar un objeto, por lo tanto, se usa la palma de la 
mano y los dedos, donde le confieren fuerza y le restan precisión (Figura 9) [20]. 
Donde la mecánica consiste en que los dedos están flexionados en las tres 
articulaciones y el objeto se encuentra entre los dedos y la palma, el pulgar aduce 
y queda posicionado sobre la cara palmar del objeto, hay una ligera desviación 
cubital y se realiza una ligera dorsiflexión para aumentar la tensión de los tendones 
flexores [21]. 
 
Figura 9. Empuñadura fuerte 
 
Fuente: [22]. 
 
4.3.1.1 Agarres de precisión 
Son aquellos utilizados para la manipulación de pequeños objetos entre el pulgar y 
las caras flexoras de los dedos (Figura 10), la muñeca se posiciona en dorsiflexión, 
los dedos permanecen semiflexionados y el pulgar aduce y se opone. Los agarres 
de precisión se clasifican de acuerdo a las partes de las falanges utilizadas para 
soportar el objeto que se está manipulando y obtener un rango amplio de 
movimientos que le otorgan diferentes capacidades a la hora de manejar estos 
pequeños objetos., así: pinza terminal, pinza palmar, pinza lateral o de llave, pinza 
de pulpejo o cubital [20], [21]. 
 
Figura 10. Agarre de pinza de precisión 
 
Fuente: [22]. 
 
La mano básicamente depende de los grados de libertad (DOF) para generar sus 
movimientos, se evidencia que entre sus 15 articulaciones hay 20 grados de libertad 
de movimiento aproximadamente, aunque la arquitectura de la mano no permite 
conocer cual DOF se mueva de forma independiente. Debido a ello limita el 
movimiento de los dedos, es por eso que el control mecánico para generar fluidez 
en un equipo es bastante complejo, es por esto que anatómicamente el cuerpo 
humano tiene este error y el encargado de corregirlo es el sistema motor humano 
por medio del sistema nervioso central [17]. 
La capacidad humana que permite agarrar u obtener posturas en las manos las 
cuales otorgan a las personas sujetar geometrías irregulares o de volúmenes 
grandes, proviene de tres arcos en dicha extremidad, los cuales son dos 
transversales y uno longitudinal (Figura 11) [23]. 
 
Figura 11. Arcos de la mano. 
 
Fuente: [23]. 
 
La gran diversidad de músculos y articulaciones en la mano otorga numerosas 
posiciones de agarre. Es por esto por lo que, en 1919, Schlesinger desarrolló una 
taxonomía bajo el estudio de destrezas humanas, agrupando en seis sistemas de 
agarre humano. Como lo son: el agarre de punta, cilíndrico, gancho, esférico, de 
punta y de palma (Figura 12) [23]. 
 
Figura 12. Modelos prensiles humanos, a) Cilíndrica palmar, b) Subtermino, 
c) centralizado, d) tridigital, e) posición subterminal 
 
Fuente: [23]. 
A continuación, se observará la taxonomía según las destrezas humanas con 
respecto a los tipos de agarre. 
 
Figura 13. Taxonomía de variedad de tipos de agarre. 
 
Fuente: [23]. 
 
4.3.2 Funciones de comunicación de las manos 
Comunicación no verbal 
La comunicación no verbal es un proceso de comunicación mediante el cual se 
transmite un mensaje por medio de gestos, signos o indicios; es decir, sin palabras, 
al contrario que la comunicación verbal [24]. Puede manifestarse por gestos, 
lenguaje corporal, postura, expresión facial, contacto visual, etc. [24]. 
Aunque el uso principal para el uso de las manos es para sostener o tomar objetos, 
también se puede evidenciar que hay muchas utilidades que se usan la mano como: 
● El movimiento que pueda obtenerse del dedo índice es un movimiento muy 
importante debido a que básicamente permite señalar algún sentido de las 
cosas [25]. 
● La extensión de los dedos es importante para el lenguaje o costumbres 
humanas, como lo es saludar o un apretón de mano [25]. 
Comunicación con los gestos de la mano 
Es importante el aporte que hace esta extremidad en el ser humano porque 
contribuye a establecer claridad un mensaje que se haya comunicado verbalmente 
y haya quedado poco claro, aunque se ignore en el transcurso de la conversación 
[26]. A continuación, se verá los gestos más conocidos de comunicación: 
 
Figura 14. Gestos con manos. 
 
Fuente: [27]. 
 
Gesto de la palma 
El gesto de exhibir las palmas de las manos se ha asociado siempre con la verdad, 
la honestidad, la lealtad y la deferencia [26]. Muchos juramentos se efectúan 
colocando la palma de la mano sobre el corazón; la mano se levanta con la palma 
hacia afuera cuando alguien declara en un tribunal; ante los miembros del tribunal, 
la Biblia se sostiene con la mano izquierda y se levanta la palma derecha [26]. 
Gesto del saludo 
Dar la mano es el saludo más común y extendido en el mundo y el quese ha 
adoptado como el más universal [28]. Desde que eres pequeño aprendes a dar la 
mano y esta acción es la que adoptamos como la usual para saludar o despedirte 
[28]. 
En la actualidad se ha visto que el choque de puños es el saludo más higiénico 
debido a que con un apretón de manos se transmiten más enfermedades porque 
está en más contacto [29]. 
Comunicación de las manos en Sordomudos 
Las manos de una persona sorda son parte fundamental de su comunicación porque 
son las que permiten expresarse y transmitir su sentir y sus ideas, además es como 
se conectan con el mundo oyente, para concretarse con el mundo a través de señas, 
movimientos o palabras [30]. De esta manera se puede observar en la siguiente 
figura los signos de lenguajes españoles. 
 
Figura 15. Lengua de señas. 
 
Fuente: [31]. 
 
4.4 DISCAPACIDAD DE LA MANO 
4.4.1 Generalidades mano, lesiones y secuelas 
La mano consta de 40 músculos y 27 huesos, los cuales proporcionan una ingeniosa 
multifuncionalidad, debido a que permiten una movilidad flexible y multilateralidad 
en sus movimientos, con el fin de permitirle al ser humano de realizar trabajos sutiles 
y de alta rudeza [32]. Adicionalmente es un órgano expresivo de comunicación, 
porque actúa como órgano motor y sensorial y suministra la información al cuerpo 
con respecto a la temperatura, grosor, profundidad, textura y movimiento de un 
objeto [32]. 
Es por esto por lo que es vulnerable a múltiples lesiones las cuales son: Heridas, 
lesiones Musculares (heridas penetrantes), lesiones tendinosas (rupturas), 
tendinitis, lesiones ligamentosas esguinces, fracturas, osteoperiostitis, 
hematomas, bursitis, lesiones vasculares, lesiones nerviosas [32]. 
Además, dichas lesiones sin el tratamiento adecuado pueden generar secuelas y 
complicaciones: Artritis y artrosis postraumática, osteodistrofia refleja, rigidez 
articular, osteonecrosis, osteocondritis disecante, retardo de consolidación y 
pseudoartrosis, osteítis y artritis séptica, callos viciosos, síndromes canaliculares 
síndromes compartimentales, miositis osificante, osificaciones periarticulares, 
lesiones vasculares, lesiones nerviosas, amputaciones, asimetría de miembros [32]. 
4.4.2 Amputación de extremidades 
Las lesiones en una mano son de mucha importancia, porque es una articulación 
que se caracteriza por tener un valor excepcional, debido a ello casi todas las 
profesiones y ocupaciones requieren el uso de esta extremidad [33]. Es por esto, 
que cualquier nivel de amputación que involucre esta extremidad hace que el 
individuo o cualquier individuo se limite a cumplir a actividades tan elementales 
como lo es la alimentación o el aseo personal [33]. 
 
Figura 16. Discapacidad de mano con pérdida de falange (índice) e 
incapacidad de agarre. 
 
Fuente: Autor. 
 
Valoración funcional de la mano 
Desde el punto de vista del deterioro funcional, la pérdida de los dedos afecta de 
forma diferente al resto de la mano [32]. 
 
Tabla 2. Valoración en función del dedo. 
Dedo Valoración de pérdida en función del uso 
Pulgar 40% a 50% 
Índice 20% 
Corazón 20% 
Anular 10% 
Meñique 5% 
Fuente: [32]. 
4.5 CONSOLIDACIÓN DE MOVIMIENTOS DE LA MANO 
Los movimientos de mano se consolidaron teniendo en cuenta el motivo de la 
invención de la prótesis y sus limitaciones, además de la razón social que conlleva 
este tipo de prototipos como lo es en la comunicación y las posiciones de sustento 
para ciertas actividades. Es por esto, que se obtienen las siguientes posiciones de 
movimiento en la mano. 
 
Tabla 3. Consolidación de movimientos. 
No. 
Posición 
Nombre de la 
posición 
Posición Tipo 
1 Rotación 
 
Comunicación 
2 Palma 
 
Comunicación y agarre 
3 Puño o agarre total 
 
Comunicación y/o agarre 
de fuerza 
4 
Agarre de punta o 
pinza 
 
Agarre de precisión 
5 Agarre tres dedos 
 
Agarre de precisión 
 
Fuente: Autor. 
 
5 IDENTIFICACIÓN DE SEÑALES EMG 
 
5.1 SEÑALES ELECTROMIOGRÁFICAS (EMG) 
Las señales electromiográficas (EMG) (Figura 17) hacen parte de un modelo 
convencional para evaluar las contracciones musculares, dónde están relacionadas 
con la actividad contráctil generada por el músculo analizado y forman una interfaz 
entre las extremidades musculares y la intención subconsciente de realizar una 
función motora [34]. Otra definición más general sobre las señales EMG es en base 
a las reacciones de los músculos, las cuales se conocen como agonista y 
antagonista, donde la primera es generada en la contracción del músculo y la otra 
en la relajación del músculo y se activa neurológicamente o eléctricamente gracias 
a las células musculares [35]. 
 
Figura 17. Señales Electromiográficas. 
 
Fuente: [34]. 
 
5.2 PRÓTESIS MIOELÉCTRICAS 
Las prótesis mioeléctricas son artefactos que son controlados electrónicamente por 
medio de contracciones musculares voluntarias de la persona. Inicialmente 
disponen de dos electrodos, los cuales están en contacto con la superficie de la piel. 
Después recogen la actividad eléctrica generada por el músculo durante la 
contracción y la traducen en tensión para la mano protésica [36]. 
 
5.3 ESTADO DEL ARTE EN EL DESARROLLO PRÓTESIS MIOELÉCTRICAS 
Los primeros diseños de prótesis bajo el control de señales mioeléctricas, surgen 
por primera vez en Alemania en 1945 por el investigador Reinhold Reiter, el cual 
implementó una prótesis que usaba tubos de vacío en los circuitos eléctricos [37]. 
Además, usaba un algoritmo de tres estados, que mostraba ciertos grados de 
libertad de movimiento en algunos dedos, sin embargo, no era una prótesis portable 
debido a que consumía demasiada energía [37]. 
En 1960 las URSS realizaron un prototipo de prótesis mioeléctrica para una 
amputación de mano (Figura 18), la cual se caracteriza por ser la primera mano 
controlada mioeléctricamente con un sistema de control proporcional, también se 
notó el usó baterías para ser portátil. Cabe destacar que las señales EMG de cierta 
forma daban una respuesta consistente [37], [38]. 
 
Figura 18. Mano mioeléctrica rusa. 
 
Fuente: [38]. 
 
Por otra parte, en los últimos años han surgido nuevas invenciones de prótesis 
mioeléctricas avanzadas, donde se destaca la mano biónica Michelangelo (Figura 
19) construida por la empresa Otto Bock en Alemania, la cual está fabricada con 
acero y duraluminio, para la mejora de su movimiento, donde su principal 
característica eran los seis grados de libertad y la alta variedad de movimientos en 
este actuador [39]. 
 
Figura 19. Mano mioeléctrica Michelangelo 
. 
Fuente: [40], [41]. 
 
En los años 2004 y 2005, el gobierno de Estados Unidos apoyó a varias 
instituciones, encargada de realizar proyectos a través de la creación de prótesis; 
dichas corporaciones se le conocen como DEKA y DARPA (Agencia de Proyectos 
de Investigación Avanzados de Defensa), adicionalmente a ello se contó con la 
colaboración de la Universidad John Hopkins para construir prótesis más efectivas, 
en consecuencia, en 2014 el mismo gobierno autorizó a estas empresas la 
comercialización de dichas prótesis por su rentabilidad en sus prototipos [35]. 
Gracias a ello se diseñaron múltiples prototipos en adelante. Los cuales se 
destacan: El DEKA ARM (Figura 20) donde el diseño consta para pacientes con un 
alto nivel de amputación, a la altura del hombro, es decir un prototipo que se 
extiende desde la mano hasta el hombro, utilizando controles mioeléctricos clásicos 
con la particularidad de añadir switches que pueden ser operados por los dedos del 
pie para mover el brazo de forma remota [42]. 
 
Figura 20. DEKA ARM. 
 
Fuente: [42]. 
 
El modelo avanzado denominado el Modular Prosthetic Limb (MPL) (Figura 21) de 
la Universidad Johns Hopkins, ha desarrollado un modelo avanzado de robótica, 
dado por una prótesis que sale del hombro hasta llegar a la mano, además, es 
caracterizada por dar 26grados de libertad al ser accionado por 17 motores y posee 
100 sensores para medir ángulos, velocidades, torques, vibraciones, temperatura y 
flujo de calor [42]. 
 
 
Figura 21. Paciente con doble amputación de alto nivel usando 
simultáneamente dos prótesis MPL. 
 
Fuente: [42]. 
 
También es importante resaltar la prótesis de mano mioeléctrica con 5 dedos 
llamada i-Limb Ultra debido a que permite una acción giratoria del pulgar, además 
de desarrollar su configuración desde un dispositivo móvil y sus movimientos 
principales se basan en la pinza, pinza lateral, agarre (puño), saludo y la 
señalización [43]. 
 
Figura 22. i-Limb Ultra. 
 
Fuente: [44], [45]. 
Otra prótesis mioeléctrica importante es la Bebionic 3 ya que usa 14 patrones de 
agarre y posiciones de mano, donde se ha diseñado para llevar a cabo 
prácticamente cualquier actividad de un día cotidiano: desde comer, llevar bolsas, 
abrir puertas, encender y apagar luces o teclear; Los motores individuales en cada 
dedo permiten controlar con precisión la mano y agarrar objetos de forma natural y 
coordinada [46]. El control proporcional de la velocidad permite controlar tareas 
delicadas [46]. 
 
Figura 23. Bebionic 3. 
 
Fuente: [47]. 
 
En los últimos años, la Universidad Santo Tomás ha permitido conocer el 
funcionamiento de prótesis mioeléctricas. Iniciando con el proyecto de grado 
llamado ‘Implementación de un sistema de control por medio de sensores 
mioeléctricos para una prótesis de brazo transradial’ el cual consistía en realizar el 
control de una prótesis mioeléctrica de manera alámbrica, partiendo de un diseño 
CAD de la misma prótesis, para determinar las inercias, coordenadas, el centro de 
masa y los momentos principales de inercia. Además de usar la interfaz gráfica de 
Matlab® llamada Simulink® para hacer el diagrama de bloques con el diseño CAD 
y poder interactuar con una simulación 3D (Figura 24) de la prótesis [1]. También 
se utilizó el programa Matlab® para conocer los grados de libertad utilizando 
ecuaciones lagrangianas que permitieran conocer la relación de vectores de 
velocidad articular, coordenadas generalizadas y la fricción estática [1]. 
Figura 24. . Modelado prótesis 3D en Simulink®. 
 
Fuente: [1]. 
 
Finalmente, para enlazar el programa con las señales electromiográficas se utiliza 
el sensor Myo® (brazalete), con el objetivo de hallar el área bajo la curva de dichas 
señales y conocer la proporción con las ecuaciones y dichas señales, además de 
conocer y analizar los datos en magnitud asociados con la flexión de los dedos [1]. 
 
Figura 25. Sensor Myo ®. 
 
Fuente: [1]. 
Luego se generó un nuevo desarrollo de la prótesis debido a el trabajo llamado 
‘Desarrollo de un sistema de control para el movimiento de un prototipo de prótesis 
de mano a partir del reconocimiento de señales Mioeléctricas’, donde se buscó 
implementar una comunicación LAN inalámbrica, además de usar una nueva forma 
de control por medio de la tarjeta Raspberry la cual es alimentada por el código 
Python®, cuyo sintaxis es similar al código C y siendo más explícito en sus órdenes, 
además este proyecto es caracterizado por usar el método de control por máquina 
de estado finito, donde permite conocer las posturas de las manos por medio de 
estados predeterminados, debido a ello logró obtener cinco movimientos que 
estaban coordinados en cinco estados, además se le añade el uso del sensor Myo® 
(brazalete) para las señales mioeléctricas [2]. 
 
Figura 26. Gráfica de estados finitos. 
 
Fuente: [2]. 
 
Finalmente se logró el movimiento de la prótesis en diferentes posiciones, aunque 
se generaron problemas en las conexiones que impidieron el movimiento continuo 
de las prótesis por la saturación del programa que en consecuencia tuvo la 
necesidad de reiniciarse. 
 
Figura 27. Proyecto con tarjeta Raspberry con el sensor Myo®. 
 
Fuente: [2] 
 
 
Prótesis y manos articuladas con señales mioeléctricas 
Las prótesis de mano han logrado un avance en el ámbito tecnológico, debido a que 
es un elemento que ha reemplazado una afectación que se puede obtener en un 
parte del cuerpo tan fundamental como es la mano y permite recobrar la movilidad 
en el sentido del tacto [48]. 
 
Tabla 4. Tabla comparativa entre prótesis mioeléctricas comerciales. 
Mano 
Fuerza de agarre Tipo de agarre 
Agarre 
de 
precisión 
(N) 
Agarre 
de poder 
(N) 
Pellizco 
lateral 
(N) 
Velocidad de agarre/dedo 
Agarres 
alcanzables 
SensorHand 
(2011) 
No Aplica 100 No aplica 
Hasta 300 mm/s en el 
extremo 
Potencia o Fuerza 
i Limb 
(2009) 
10,8 -- 17-19,6 200 mm/s 
Potencia o Fuerza, 
precisión, lateral, 
gancho, punta de 
dedo 
i Limb Pulse 
(2010) 
-- 136 -- 1,2 s (Agarre de fuerza) 
Potencia o Fuerza, 
precisión, lateral, 
gancho, punta de 
dedo 
Bebionic 
(2011) 
34 
(trípode) 
75 15 
1,9 s (agarre con fuerza), 
0,4 s (agarre con trípode), 
1,5 - 1,7 s (agarre con tecla) 
Potencia o Fuerza, 
precisión, lateral, 
gancho, punta de 
dedo 
Bebionic v2 
(2011) 
34 
(trípode) 
75 15 
0,9 s (agarre con fuerza), 
0,4 s (agarre con trípode), 
0,9 s (agarre con tecla) 
Potencia o Fuerza, 
precisión, lateral, 
gancho, punta de 
dedo 
Michelangelo 
(2012) 
70 No Aplica 60 -- 
Modo de 
oposición, lateral y 
neutral 
Fuente: [49]. 
 
5.4 ESTUDIOS Y ESQUEMAS DE CONTROL MIOELÉCTRICO 
El método de control mioeléctrico esquemático ha buscado perfeccionarse. En 
consecuencia, ha tenido una amplia variedad de esquemas de control, los cuales 
han sido desarrollados para traducir la información de las señales EMG y 
normalmente se clasifica según la naturaleza como el control secuencial o control 
simultáneo [50]. El comando para accionar la prótesis se determina comparando la 
amplitud calculada usando la raíz cuadrada media o el valor absoluto medio (MAV) 
con el umbral preestablecido. La mayoría de los esquemas de control empleados 
en la mano protésica del usuario son de control secuencial, y ahora se están 
llevando a cabo investigaciones para emplear control de la mano [50]. En esquemas 
de control secuencial, el EMG las señales se traducen utilizando los siguientes 
esquemas: 
● Control On–Off 
● Control directo 
● Control de máquina de estados 
● Control basado en reconocimiento por patrones 
● Control de postura 
● Control por regresión lineal 
 
Un estudio llamado por EMG map image processing for recognition of fingers 
movement mostró que hay lecturas satisfactorias en la flexión, debido a que se 
manifestaron con mayor intensidad en las señales de apertura y cierre de la mano, 
además se observó en el estudio, que en varios voluntarios, los dedos pulgar, 
índice, medio y anular las señales difieren mucho debido a que la anatomía es 
diferente de uno a otro [34]. 
La lectura de señales en los dedos de una mano puede verse afectadas debido a la 
aplicación de cada sensor o la posición del mismo, es por eso la decodificación de 
varias señales puede estar relacionada por la cantidad de electrodos que puede 
haber en los sensores usados, los cuales permiten caracterizar mejor los 
movimientos implicados de la mano [51]. 
Las prótesis usadas con señales mioeléctricas actualmente han mostrado avances 
satisfactorios, donde se evidencia que la simulación de varios tipos de control ha 
permitido que se desarrollen movimientos similares a una mano humana [32]. Sin 
embargo, un estudio evidenció que hay limitaciones en las señales mioeléctricas 
(EMG), donde se precisan varias señales en múltiples movimientos que requieren 
caracterizar y señalan lo tedioso que es analizar cada señal para obtener varios 
movimientos [52]. Es por eso que se debe seleccionar movimientos que evidencian 
un cambio de señales con un amplio espectro y cumplan el mejor rendimiento de 
una mano robótica [52]. Próximamente en la Figura 28 se observará la 
caracterización del experimento desarrolladodonde se visualiza las poses utilizadas 
y la cantidad de electrodos utilizados. 
 
Figura 28. Experimento desarrollado con señales EMG. 
 
Fuente: [52]. 
 
5.5 BRAZALETE MYO® GESTURE CONTROL 
El brazalete Myo® es un dispositivo inalámbrico que permite controlar aplicaciones 
por medio de señales mioeléctricas. Internamente está constituido por: 8 sensores 
EMG, una unidad de medición inercial o IMU [del inglés inertial measurement unit] 
de 9 ejes, un procesador Cortex M4 de bajo consumo y un módulo bluetooth low 
energy transceiver/processor, entre otros [53]. Además los sensores miden la 
actividad eléctrica en los músculos del antebrazo con una frecuencia de 200Hz con 
8 bits de resolución de cada sensor [54]. A continuación se observará de forma 
detallada las partes que componen al brazalete Myo ®. 
Figura 29. Descripción del brazalete Myo®. 
 
Fuente: [55]. 
 
Este sensor posee 8 electrodos los cuales están fabricados en acero inoxidable, 
además permiten la lectura de las señales mioeléctricas en la contracción del 
músculo, cabe destacar que posee 5 movimientos preestablecidos (Double Tap, 
Fingers Spread, Wave Out, Wave In, Fist) (Figura 30) [2]. Además posee un sitio 
web (http://diagnostics.myo.com/) donde se visualiza las características que se 
pueden obtener gracias a este sensor como lo es el lector de orientación, 
acelerómetro, giroscopio, entre otros (Figura 31) [57]. 
 
 Figura 30. Movimientos predefinidos en el sensor Myo®. 
 
Fuente. [56]. 
Figura 31. Myo Diagnostics conectado. 
 
Fuente: [57]. 
 
A continuación, se visualizará los estados de la batería en la Tabla 5 y conexión en 
la Tabla 6 según el LED del brazalete Myo®. 
 
Tabla 5. Estados de batería del brazalete. 
LED LOGO THALMIC LED ESTADO ESTADO DE BATERÍA 
Apagado Apagado Batería descargada 
Constante azul Destello Naranja Batería baja 
Apagado Constante Verde Batería completa 
Apagado Pulso naranja Cargando 
Fuente: [53]. 
 
Tabla 6. Estados de conexión brazalete. 
LED LOGO THALMIC LED ESTADO ESTADO DE CONEXIÓN 
Apagado Apagado 
Bluetooth desconectado 
 (Mover el Myo para conectar) 
Destello azul Pulso Azul 
Modo de calentamiento o uso 
(Myo vibrará cuando esté 
listo) 
Fuente: [53]. 
 
El brazalete Myo® tiene un equipamiento incluido como lo es adaptador USB 
Bluetooth, cable micro-USB y clips que puede aumentar o disminuir el tamaño del 
brazalete [58]. 
 
Figura 32. Equipamiento Myo®. 
 
Fuente: [58]. 
 
5.5.1 Myo Connect 
Myo connect es un programa que permite conectar el brazalete Myo® al computador 
dando la opción de obtener opciones de personalización (mouse, señalizar una 
presentación, jugar, etc.), también mostrar las poses preestablecidas en la pantalla 
del computador (Figura 33), entre otros [58]. 
Figura 33. Visualización poses computador 
 
Fuente: Autor. 
Además, se evidencio que la señal de sincronización para la conexión entre el 
computador y el brazalete Myo® es “Wave Out'', según en el aviso interpretado en 
la Figura 34. 
 
Figura 34. . Indicador de sincronización del sensor. 
 
Fuente: Autor. 
5.5.2 Reconocimiento de poses de sensor Myo ® según la anatomía 
El brazalete Myo ® fue diseñado para percibir las señales electromiográficas en los 
músculos del antebrazo con el fin de obtener la activación eléctrica [35]. Cabe 
destacar que la región del antebrazo tiene 20 músculos, los cuales permiten la unión 
entre codo y la muñeca, y se clasifican en los músculos flexores que se encuentran 
en la región anterior (palmar) y los músculos extensores se encuentran en la región 
posterior (dorsal) [35]. 
Para el reconocimiento de las poses de mano, el brazalete Myo ® se coloca en una 
posición neutral del antebrazo y para una mejor recepción de señal se debe colocar 
flexionar el codo a 90° (Figura 35). 
 
Figura 35. a) Músculos antebrazo b) Posición neutral del sensor en el 
antebrazo 
 
Fuente: a) [35] b) Autor. 
 
5.6 Adquisición de señal EMG con el sensor Myo® en el lenguaje Python 
Para la comunicación con el brazalete, se realizaron múltiples iteraciones con varios 
códigos alternos. Una vez analizando los resultados obtenidos se decide usar en la 
carpeta de códigos libres denominada “Code DZHU” los cuales utilizan una interfaz 
para la comunicación con el brazalete Myo ®, permitiendo la conectividad bluetooth 
del sensor, además proporciona la interacción de cada una de las características 
propias del programa original a través las señales EMG (Giroscopio, acelerómetro, 
entre otros) [59]. Estos códigos están escritos en el lenguaje de programación 
Python® y a su vez estos fueron diseñados principalmente para que se usará en el 
sistema operativo Linux, aunque funciona en Windows y MacOS [59]. 
Para la ejecución de los códigos se debe tomar en cuenta los siguientes parámetros: 
● PySerial (librería que permite la comunicación serial) [59]. 
● Enum 34 (para Python <3.4) (sistema de enumeraciones, versión Python ) 
● Python > = 2.6 (la versión de Python) [59]. 
● Pygame, para el programa de visualización y clasificación de ejemplo 
(sistema que permite mostrar y cargar imágenes en tres dimensiones, 
permitiendo movimiento, sonido, etc.) [59]. 
Inicialmente en la carpeta llamada “Code DZHU” y se abre el archivo llamado 
“myo_raw.py” el cual permite ver las señales mioeléctricas en una pantalla alterna 
y las poses características del sensor [59]. 
En este archivo se puede ver un código extenso que muestra varias funciones que 
permiten la conexión bluetooth, la conexión BLE, la liberación de las propiedades 
del sensor y las características que se pueden ejecutar del sensor. También se 
puede notar la clase “Myo Raw”, donde se habilitan las funciones predefinidas en 
bytes del sensor, como lo es el giroscopio, acelerómetro, poses (THUMB TO PINKY, 
FIST, REST, FINGERS SPREAD, WAVE IN y WAVE OUT), entre otros. También 
se observa la selección del puerto serial, la configuración bluetooth ya ejecutada y 
sincronizada con el adaptador bluetooth (ver anexos) [59]. 
En la ejecución del código (Figura 36) se visualiza en la parte inferior algunas de las 
poses predeterminadas por el sensor (FIST y FINGERS SPREAD), adicionalmente 
se evidencia la aparición de la pose “REST”, la cual aparece cuando la mano del 
usuario está en reposo. También se puede observar una ventana emergente, donde 
simboliza las señales EMG transmitidas por el sensor y el brazo del usuario [59]. 
 
Figura 36. Code DHZU compilado. 
 
Fuente: Autor. 
 
6 DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL 
 
6.1 DESCRIPCIÓN DE MATERIALES 
Para la conformación del siguiente proyecto se emplean diversos materiales, los 
cuales facilitan el proceso de interacción con la prótesis mioeléctrica. Es por eso 
que a continuación se describirán cada uno de los materiales utilizados. 
6.1.1 Prótesis 
El prototipo se encuentra compuesto por 2 partes: la palma y los dedos. Los dedos 
están compuestos por tres falanges a excepción del pulgar que está compuesto 
únicamente por dos, la palma la componen 3 piezas las cuales simulan en parte a 
los huesos metacarpianos, dando así una aproximación a lo que ya se había 
mencionado sobre la mano humana [1]. A continuación, se observará el diseño 
desarrollado en esta prótesis. 
Haciendo una analogía sobre las articulaciones presentes en la mano humana se 
puede enunciar que para el caso de la prótesis esta presenta las siguientes: 
 
● Articulación carpo-metacarpal (CMC), la cual se encuentra presente en los 
dedos meñique y anular cuenta con 1 GDL únicamente para flexión – 
extensión [1]. 
● Articulación metacarpofalángica (MCF), la cual se encuentra presente en 
todos los dedos, cuenta con 1 GDL únicamente para flexión – extensión [1]. 
● Articulación interfalángica proximal (IFP), la cual se encuentra presente en 
todos los dedos a excepción del pulgar, cuenta únicamente con 1 GDL para 
flexión – extensión [1]. 
● Articulacióninterfalángica distal (IFD), la cual se encuentra presente en todos 
los dedos a excepción del pulgar, cuenta únicamente con 1 GDL para flexión 
– extensión [1]. 
● Articulación trapeciometacarpiana (TMC), la cual se encuentra presente 
únicamente en el pulgar y cuenta con 1 GDL para flexión – extensión [1]. 
● Articulación interfalángica (IF), la cual se encuentra presente únicamente en 
el pulgar y cuenta con 1 GDL para flexión – extensión [1]. 
 
La prótesis elaborada mantiene restricciones en el movimiento, debido a que en su 
diseño no se contempló los movimientos como la extensión, aducción y abducción 
[1]. Adicionalmente a ello, la actividad de flexión en los dedos mantiene ciertas 
limitaciones en los grados de libertad, por la tensión de los cables, por este motivo 
se plantea en la siguiente tabla los grados de libertad que mantiene en sus 
movimientos. 
 
Figura 37. Disposiciones de articulaciones en la prótesis. 
 
Fuente: [1]. 
 
Finalmente, este prototipo fue hecho mediante manufactura aditiva de modelado por 
deposición fundida (FDM) usando una impresora Zortrax M200. Para la impresión 
del prototipo se usó una configuración de espesor de capa de 0.1 mm y relleno panal 
con una densidad del 70% para las piezas de alta resistencia [2]. 
Figura 38. Prótesis. 
 
Fuente: Autor. 
 
 
6.1.2 Raspberry Pi 3 B+ 
Es un ordenador de placa única (SBC), el cual posee una función similar a la de una 
computadora, donde permite navegar por internet, jugar, redactar documentos, etc. 
Además, permite programar acciones por medio de sus pines (GPIO) e incluye una 
comunicación serial, SPI e I2C [60]. 
Sus especificaciones son: 
● Posee un procesador Broadcom BCM2837B0 
● Memoria RAM: 1GB LPDDR2 SDRAM 
● Tiene 40 pines macho GPIO (Posee 27 E/S, UART, I2C, SPI) 
● Posee 1 salida video y audio HDMI 
● Puerto para cámara (CSI) 
● Puerto display raw LCD (DSI) 
● Conector micro USB 5 V / 25 A DC 
● Tiene una conexión WIFI mejorado de 2.4 GHz y 5 GHz (IEEE 
802.11.b/g/n/ac) 
● Conexión Bluetooth 4.2 y BLE 
● Posee una conexión Gigabit Ethernet USB 2.0 (máximo rendimiento 300 
Mbps) 
● Posee 4 puertos USB 2.0 
 
Figura 39. Raspberry Pi 3 B+ 
 
Fuente: [61]. 
 
6.1.3 Servocontrolador SSC-32U 
El Servocontrolador Lynxmotion SSC-32U es un pequeño servocontrolador 
preensamblado con algunas características importantes. Tiene alta resolución 
(1US) para un posicionamiento preciso y movimientos extremadamente suaves. El 
rango es de 0.50mS a 2.50mS para un rango de aproximadamente 180° [62]. 
Sus especificaciones son: 
● Entrada USB, serie o XBee 
● Controla hasta 32 servomotores 
● Secuenciador de hexápodos 12 DoF incorporado 
● 8 pines de entrada analógica 
● Protocolo de comandos fácil de entender 
● Ideal para su uso con brazos robóticos o robots con patas 
● Compatible con el software gráfico FlowBotics Studio 
● Permite un voltaje entre 6 V (VS1 y VS2) y 16 V (VL conectores lógicos) 
 
Figura 40. Servocontrolador SSC-32U. 
 
Fuente: [63]. 
 
6.1.4 Elementos adicionales utilizados 
Servomotor MG995 
Este servo estándar de alta velocidad puede girar aproximadamente 120 grados (60 
en cada dirección) [64]. Sus especificaciones son: 
● Peso: 55 g 
● Dimensión: 40.7 x 19.7 x 42.9 mm aprox. 
● Torque: 8.5 kgF·cm (4.8 V), 10 kgF·cm (6 V). 
● Voltaje de operación: 4.8 V a 7.2 V. 
● Velocidad de operación: 0.2 s/60º (4.8 V), 0.16 s/60º (6 V). 
● Diseño de doble rodamiento de bolas estable y a prueba de golpes. 
● Rango de temperatura: 0 ºC – 55 ºC. 
 
Figura 41. Servomotor MG995 
 
Fuente: [64]. 
 
Batería Li–poly RC 
La batería Li–poly RC es una batería de litio posee 11.1 V, 5000mAh y 25 C. 
 
Figura 42. Batería Li-poly RC. 
 
Fuente: Autor. 
 
6.2 SISTEMA DE CONEXIONES ELÉCTRICAS 
A continuación, se realizará una descripción de las conexiones generales entre 
todos los equipos utilizados a través de un diagrama de bloques, donde describe 
los puertos utilizados en este proyecto, además se resalta el uso Raspberry Pi 3 B+ 
(ordenador) y el servocontrolador SSC-32U (controlador de los servomotores). 
En la Figura 43 se puede observar la conexión que se obtiene para el 
servocontrolador SSC-32U, el cual se evidencia la transmisión de datos, la energía 
obtenida por la batería y los pines GPIO (Entrada/Salida de propósito general) el 
cual permite la transmisión de los datos a los servomotores para su manipulación 
con la programación establecida. 
 
Figura 43. Diagrama de bloques servocontrolador SSC-32U. 
 
Fuente: propia. 
 
En la Figura 44 la tarjeta Raspberry Pi 3 B+ utiliza las conexiones HDMI para la 
visualización en la pantalla, la conexión WIFI, la conexión UART (Tx y Rx) 
(transmisión de señales o datos entre ordenador y servocontrolador), la conexión 
LM2596 (convertidor de voltaje de 11.2 V a 5 V por la batería). 
Para la transmisión de datos la Raspberry Pi 3 B+ utiliza un protocolo UART 
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), donde convierte los datos recibidos 
que están en serie a paralelo (datos de entrada) y para la transmisión de datos los 
pasa los datos que están paralelo en serie (datos de salida) [64]. Adicionalmente, 
se resalta la velocidad de transmisión de datos que se obtienen de la Raspberry Pi 
3 B + a servocontrolador SSC-32U son de 9600 bps. 
 
Figura 44. Diagrama de bloques Raspberry Pi 3 B+. 
 
Fuente: Autor. 
 
Finalmente se visualiza en la Figura 45 una conexión más global, donde involucra 
el uso de la batería (fuente de energía), también una conexión micro USB para la 
energización de la Raspberry Pi 3 B + y un interruptor para apagar el consumo del 
servocontrolador. 
 
Figura 45. Diagrama de la conexión total. 
 
Fuente: Autor. 
 
Finalmente podemos observar en la Figura 46 como quedan las conexiones en este 
proyecto (Prótesis, Raspberry Pi 3 B + y servocontrolador SSC-32U). 
 
Figura 46. Conexión proyecto físico. 
 
Fuente: Autor. 
7 EJECUCIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL 
 
7.1 SOFTWARE PYTHON® 
Python es un software de programación que nació a finales de los 80’s e inicios de 
los años 90’s por Guido Van Rossum y es caracterizado por ser un lenguaje con 
una sintaxis sencilla, código abierto y permite ser un programa muy legible para 
cualquier persona con conocimientos básicos de programación. Actualmente es uno 
de los softwares más utilizados en el planeta, debido a que es muy usado por 
compañías para la creación de páginas web, análisis de datos, automatización de 
operaciones, inteligencia artificial y en la creación de aplicaciones empresariales 
[66], [67]. 
Ventajas 
● Es un software portable porque se puede usar en varios sistemas operativos 
como Windows, Linux, Mac, entre otros [68]. 
 
● Es un código abierto es decir libre, donde cualquier persona lo puede 
manipular y su sintaxis es bastante sencilla y fácil de comprender [68]. 
 
● Se integra muy bien con demás softwares de programación [68]. 
 
Desventajas 
● Algunas librerías que trae por defecto no son del gusto de amplio de la 
comunidad, y optan a usar librerías de terceros. [68]. 
 
● Hosting, la mayoría de servidores no tienen soporte a Python [68]. 
 
7.2 USO DE THONNY PYTHON 
La funcionalidad de esta aplicación informática permite que para el programador le 
sea más sencillo el entendimiento del lenguaje Python, proporcionando sintaxis 
claras para el llamado de variables, donde evidencia visiblemente las variables 
usadas. Además, permite conocer los errores de manera más clara, con un 
depurador simple donde se puede observar los pasos de un programa [85]. 
7.3 MÁQUINA DE ESTADOS 
También es llamado autómata finito, es modelo computacional de abstracción que 
describe la conducta de un sistema reactivo mediante un número fijo de estados y 
un número definido de transiciones entre dichos estados [69]. Cabe destacar que 
las transiciones de un estado a otro se obtienen como respuestaa los eventos de 
entrada internos o externos y consecuentemente estas transiciones generadas 
pueden crear otros eventos de salida [69]. 
7.4 CONSOLIDACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL 
El establecimiento del sistema de control se fija a partir de características y criterios 
de los equipos utilizados, además de la viabilidad de herramientas que se poseen 
para la disposición de este proyecto, como las características proporcionadas del 
brazalete. Por este motivo, se decide utilizar el sistema de control por máquina de 
estados, porque permite aprovechar las poses predefinidas del sensor. De igual 
manera se realiza un diagrama dicho modelo (Figura 47) donde se define como 
estados a las notaciones S0, S1, S2, S3, S4 y S5, debido a que simbolizan cada 
una de las poses elegidas en el proyecto (Puño o agarre total, Agarre de pinza, 
rotación, palma y agarre de 3 dedos y reposo), asimismo se observan los eventos 
utilizados para lograr ese cambio de estado, que son denominados como e0, e1, 
e2, e3, e4 y e5, cuyos eventos parten de las poses predefinidas por el código base 
(THUMB TO PINKY, FIST, REST, FINGERS SPREAD, WAVE IN y WAVE OUT). 
 
Figura 47. Esquema de máquina de estados. 
 
Fuente: Autor. 
Adicionalmente se mostrará una tabla donde dará claridad de la relación de cada 
estado con su respectivo evento. 
 
Tabla 7. Notaciones máquina de estados. 
Notación evento Evento Notación estado Estado 
e0 REST S0 REPOSO 
e1 WAVE IN S1 AGARRE PINZA 
e2 WAVE OUT S2 AGARRE TRES DEDOS 
e3 FINGERS SPREAD S3 PALMA 
e4 FIST S4 PUÑO O AGARRE TOTAL 
e5 THUMB TO PINKY S5 ROTACIÓN 
Fuente: Autor. 
 
Para una explicación más general a tabla, por ejemplo escogemos el “agarre pinza” 
identificado con el estado S1 y para ello el usuario debe generar el evento “WAVE 
IN” para lograr una transición a ese estado solicitado. 
 
7.5 DESCRIPCIÓN CÓDIGO 
7.5.1 Tabulación por medio de comparación de datos y control de velocidad 
de movimientos en la prótesis 
Para la obtención de la fluidez y la no saturación de movimientos de la prótesis de 
mano se realiza una tabulación de datos almacenados y la graduación de 
velocidades por medio del servocontrolador. 
Primero se crea una hoja de cálculo que permite la tabulación de datos por medio 
del programa LibreOffice Calc, el cual se llamó “Config.csv”. Cabe destacar que esta 
extensión llamada csv (valores separados por comas) proporciona al usuario el 
poder de abrir el archivo en cualquier programa de tabulación de datos. 
Adicionalmente ayuda a que la prótesis tenga una memoria de movimiento, es decir, 
que conozca la posición en la cual se encuentra y evita que la programación 
presente errores. Seguidamente, para la velocidad de movimiento de cada uno de 
los dedos y el movimiento de rotación, el servocontrolador plantea un rango de 
movimiento en los servomotores los cuales se encuentran entre 0.5 ms a 2.5 ms en 
un rango aproximado de 180°. Dicho de otra manera, el tiempo corresponde a la 
distancia en grados del servomotor; sin embargo, para obtener un rango apropiado 
de movimiento, se procede hacer un análisis de ensayo y error con el determinar el 
rango operativo del servomotor. 
A continuación, se observará como actúa el código en un gesto de la prótesis, en 
función de lo dicho anteriormente con respecto a las velocidades y a la memoria de 
movimientos de la prótesis. 
1. Primeramente se define la posición inicial en el que se encuentra cada uno 
de los servomotores, la cual es cero para poder comenzar en una posición 
adecuada. 
 
Figura 48. Paso inicial. 
 
Fuente: Autor. 
 
2. Después se define una función vacía con el movimiento el cual se va utilizar, 
en este caso “Pinza”. Donde se puede observar que al inicio se define el 
puerto serial ocupado (ttyS0) con una velocidad de procesamiento de 9600 
baudios. Asimismo la variable “f” abre el documento de tabulación de datos 
para que lea la posición de servomotor actual. Cabe añadir que solo lee la 
variable entera y posteriormente cierra el documento “f.close()”. 
 
Figura 49. Lectura de movimientos. 
 
 
Fuente: Autor. 
 
3. Luego, se involucran los grados de movimiento del servomotor, en base a la 
proporción de tiempo del servocontrolador. En este caso se mueve hasta 
llegar a 2.5 ms (180°) cada 0.25 ms (18°). También se puede observar que 
las variables “orden2” y “orden1” generan una suma, la cual implica como la 
información total que le llega al servocontrolador. En otras palabras, se 
adiciona la información al puerto al que llega, la posición (movimiento) que 
se encuentra (variable string), la velocidad de procesamiento (velocidad del 
movimiento) a la que llega y un salto de línea, con el fin de escribirse en un 
byte del puerto serial en un formato de lenguaje UTF-8. 
 
Figura 50. Información transmitida. 
 
Fuente: Autor. 
 
 
4. Finalmente, después de haber realizado el movimiento, guarda la posición a 
la que llegó cada servomotor, abre el documento de tabulación y la escribe 
para finalmente imprimir en el cuadro de ejecución el movimiento “Pinza”. 
 
Figura 51. Almacenamiento de posiciones. 
 
Fuente: Autor. 
7.5.2 Ejecución del movimiento 
Para la ejecución de los movimientos se aplica el concepto de la programación 
dirigida a objetos, debido a que se utiliza básicamente una clase definida como “Myo 
Raw”, cuya definición parte del proceso de recepción del sensor a los gestos de la 
mano y poder así transferir como objeto la información suministrada a la prótesis. 
Esta clase es previamente definida por el creador del código (Code DHZU), donde 
el dato a modificar es el cambio de pose, el cual implica realizar los gestos 
predefinidos por el sensor Myo® y posteriormente se ejecuta en la prótesis con base 
a la tabulación de datos y la función que se definió anteriormente para cada 
movimiento. 
Los gestos de cada uno los movimientos seleccionados están establecidos en la 
función “handle_data(p):” el cual permite que se habiliten todos los bytes que 
proporcionan información del sensor, como las poses, el giroscopio, la señales 
EMG, el acelerómetro, entre otros. 
 
Figura 52. Ejecución de movimientos. 
 
Fuente: Autor. 
Cabe destacar que el movimiento “CLICK” por parte del sensor, es la rotación de la 
muñeca. Este se definió anteriormente con una función y un módulo llamado 
“threading” el cual permite realizar dos acciones al mismo tiempo. Así, permite 
ejecutar la función de rotación junto con los cuatro movimientos predefinidos en el 
código (Cerrar mano, pinza, abrir mano, agarre). También aparece una pose 
llamada “DESCANSO”, porque implica el estado de reposo de la mano. 
Adicionalmente se resalta la impresión de un estado denominado como “valores 
desconocidos” el cual corresponde a valores suministrados por el sensor que se 
desconocen para evitar alteraciones. 
 
7.6 RESULTADOS 
A continuación, se podrá visualizar los movimientos transmitidos por parte del 
sensor a la prótesis de mano y a su vez generar los movimientos previamente a la 
anunciados en los capítulos anteriores. 
 
Tabla 8. Poses mano finales. 
Pose 
sensor 
Imagen pose sensor 
(MANO) 
Pose mano Imagen pose prótesis Tipo de agarre 
FIST 
 
Puño o agarre 
total 
 
Comunicación y/o 
agarre de fuerza 
WAVE IN 
 
Agarre pinza 
 
Agarre de precisión 
WAVE 
OUT 
 
Agarre tres 
dedos 
 
Agarre de precisión 
THUMB 
TO PINKY 
O 
“CLICK” 
 
 
Rotación 
 
Comunicación 
FINGERS 
SPREAD 
 
Palma mano 
 
Comunicación y agarre 
de fuerza 
Fuente: Autor. 
 
Para calcular los tiempos de reacción (valores en segundos) se realizaron 6 
diferentes pruebas, las cuales tuvieron como variable la velocidad de procesamiento 
del servocontrolador (1000 baudios, 2500 baudios, 5000 baudios y 9600 baudios). 
La toma de tiempo se produjo a partir del momento de finalizar la pose predefinida 
con la mano y la duración que tuvo la prótesis enejecutar el movimiento. Adicional 
a ello, el movimiento se realizó después de compilar el programa. A continuación se 
evidenciará lo anterior en las siguientes tablas: 
 
Tabla 9. Prueba de tiempo de reacción con 1000 Baudios. 
 
 
1000 BAUDIOS (tiempo en segundos) 
 FINGERS SPREAD CLICK WAVE IN WAVE OUT FIST 
INTENTO 1 2,81 5,71 2,97 2,95 3,22 
INTENTO 2 2,94 6,24 2,72 2,87 3,45 
INTENTO 3 3,15 5,86 2,85 3,02 3,27 
INTENTO 4 2,89 5,78 2,9 3,13 3,38 
INTENTO 5 3,12 6,23 3,07 2,79 3,25 
INTENTO 6 3,2 6,15 3,1 2,98 3,42 
PROMEDIO 3,018333333 5,995 2,935 2,95666667 3,331666667 
Fuente: Autor. 
 
Tabla 10. Prueba de tiempo de reacción con 2500 Baudios. 
2500 BAUDIOS (tiempo en segundos) 
 FINGERS SPREAD CLICK WAVE IN WAVE OUT FIST 
INTENTO 1 2,8 4,69 1,25 1,27 2,25 
INTENTO 2 2,58 5,24 1,45 1,26 2,2 
INTENTO 3 3,12 5,5 1,36 1,37 2,21 
INTENTO 4 3,1 5,4 1,5 1,39 2,26 
INTENTO 5 2,68 5,48 1,32 1,45 2,18 
INTENTO 6 2,55 4,65 1,38 1,25 2,3 
PROMEDIO 2,805 5,16 1,37666667 1,33166667 2,233333333 
Fuente: Autor. 
 
Tabla 11. Prueba de tiempo de reacción con 5000 Baudios. 
5000 BAUDIOS (tiempo en segundos) 
 FINGERS SPREAD CLICK WAVE IN WAVE OUT FIST 
INTENTO 1 2,85 5,14 1,25 1,27 2,34 
INTENTO 2 2,59 5,5 1,45 1,26 2,25 
INTENTO 3 2,98 5,48 1,36 1,35 2,36 
INTENTO 4 2,68 4,88 1,45 1,57 2,28 
INTENTO 5 2,66 4,86 1,35 1,37 2,42 
INTENTO 6 2,95 5,27 1,38 1,24 2,36 
PROMEDIO 2,785 5,18833333 1,37333333 1,34333333 2,335 
Fuente: Autor. 
 
 
Tabla 12. Prueba de tiempo de reacción con 9600 Baudios. 
9600 BAUDIOS (tiempo en segundos) 
 FINGERS SPREAD CLICK WAVE IN WAVE OUT FIST 
INTENTO 1 2,85 5,26 1,37 1,52 2,45 
INTENTO 2 2,67 4,96 1,36 1,32 2,57 
INTENTO 3 2,54 5,28 1,42 1,4 2,36 
INTENTO 4 2,75 4,85 1,38 1,32 2,47 
INTENTO 5 2,82 4,89 1,35 1,5 2,37 
INTENTO 6 2,67 5,24 1,34 1,24 2,29 
PROMEDIO 2,716666667 5,08 1,37 1,38333333 2,418333333 
Fuente: Autor. 
Se puede evidenciar en las anteriores tablas que la velocidad de procesamiento 
influye en el tiempo, sin embargo solo aplica si la velocidad de procesamiento es 
menor a 2500 baudios, debido a que se puede apreciar que las tablas 10, 11 y 12 
los 6 intentos y el promedio tienen tiempos similares y varían muy poco entre 
intentos. 
También podemos denotar que si la velocidad es menor a 2500 baudios el programa 
no se satura y corre con normalidad, sin embargo el tiempo de ejecución de cada 
movimiento tarda bastante tiempo (Tabla 9) y perdería precisión en el movimiento. 
Los movimientos tienen una velocidad y una posición característica, por lo cual se 
recomienda que la velocidad sea de 2500 baudios para una ejecución rápida y 
precisa, porque el código puede verse alterado de cierta manera con una velocidad 
mayor (velocidad > 2500 baudios), debido a que el procesamiento de este código 
genera una saturación en la Raspberry Pi 3 B+ , donde la comparación de 
movimientos en la tabulación requiere que el programa tenga una velocidad 
considerable en dicha comparación y puede que en un tiempo de determinado se 
congele el programa y requiera el reinicio del mismo. 
 
El proyecto denominado “Desarrollo de un sistema de control para el movimiento de 
un prototipo de prótesis de mano a partir del reconocimiento de señales 
Mioeléctricas” mostró un avance claro en el uso de la prótesis por medio de las 
ondas mioeléctricas, permitiendo la transmisión de estas señales y su posterior 
ejecución en los servomotores de la prótesis. Sin embargo, durante la realización 
de cada movimiento, mostró cierta congestión en la compilación del programa, 
requiriendo múltiples reinicios del programa. Este proyecto generó solución de este 
error de la siguiente manera: 
 
✔ La fluidez del movimiento en los servomotores mejoró a partir del 
procesamiento del servocontrolador SSC-32U, porque la velocidad de 
procesamiento del mismo es considerablemente rápida (9600 baudios) y 
permite transmitir velozmente las señales del sensor a la prótesis, 
permitiendo que el movimiento de los servomotores sea constante. Por este 
motivo, este proyecto utilizó la velocidad de procesamiento adecuada (2500 
baudios) en función de la manipulación de los grados de movimiento 
otorgados tanto del servomotor como del servocontrolador. 
 
✔ La saturación del programa mejoró a partir del uso de una base de datos que 
se obtiene gracias al programa LibreOffice®, el cual almacena los 
movimientos propuestos y a su vez los compara con los movimientos futuros 
para evitar errores cuando los movimientos están repetidos. 
 
✔ En el proyecto anterior requería ejecutar múltiples acciones en varios 
programas Python, por consiguiente su bloqueo puede originarse al compilar 
el programa, ya que disminuye el procesamiento de la Raspberry Pi 3 B + 
por el uso de varias ventanas Python actuando a la vez. 
 
 
 
 
8 CONCLUSIONES 
 
− Se concluye que la mano es una extremidad fundamental para un ser humano, 
porque básicamente permite realizar cualquier actividad cotidiana mediante el 
agarre, el sustento o la comunicación. Por este motivo, este proyecto buscó 
seleccionar movimientos versátiles y multifuncionales para lograr de cierta manera 
darle un uso practico a la prótesis independientemente de las limitaciones que tenga 
este prototipo. 
 
− Se resalta la buena lectura e identificación de las señales mioeléctricas por parte 
del sensor al programa en ejecución. Sin embargo, se debe hacer en la mano una 
exageración en la pose predefinida con el fin de obtener la detección instantánea 
del gesto. Además, puede que los movimientos se confundan o difieran en la 
compilación del programa por la fuerza que se aplique a cada dedo o la posición en 
la que estén los mismos. 
 
− El movimiento de rotación tarda más tiempo debido a que es un movimiento 
combinado, porque realiza el movimiento de muñeca hacia una posición específica 
y retorna a la posición inicial, además se muestra que en dicho movimiento tiene 
cierto rozamiento entre materiales y puede que frene de cierto modo la prótesis en 
esta posición. 
 
− Durante la ejecución del programa, se evidencia que el gesto “CLICK” o “THUMB 
TO PINKY” muestra cierto retardo, que puede ser causado por la precisión del 
sensor en las ondas mioeléctricas en ese movimiento o la precisión del mismo 
programa al detectar esa señal. De igual manera puede generarse por la 
contracción débil de los músculos, debido a que solo se involucran los dedos medio 
y pulgar. 
 
− Para el desarrollo del sistema de control se tuvo en cuenta el estado de los equipos 
utilizados, como la prótesis de mano, la cual presentaba limitaciones mecánicas en 
los tensores de nylon y evidenciaba daños en un servomotor. Consecuentemente, 
se procedió a múltiples técnicas de reparación mecánica que permitieron tener una 
mayor eficacia en el accionamiento de la prótesis. 
 
− El modelo computacional por máquina de estados, permitió aprovechar toda la 
información almacenada del sensor Myo®, debido a las poses preestablecidas y la 
definición de sus estados. Es decir que varía un estado con cada pose y cada señal 
es un evento que se compila en el programa para lograr cada movimiento. 
9 RECOMENDACIONES 
 
Para el desarrollo de trabajos futuros se tienen las siguientes recomendaciones: 
1. Desarrollar una prótesis flexible y liviana que permita la inclusión de los 
movimientos de abducción y aducción, para darle cierta versatilidad a la 
prótesis en múltiples gestos de mano. 
 
2. Implementar otro programa de desarrollo o lenguaje de programación 
diferente a Python® o Thonny®, debido a que hay diversos programas que 
compilan en menor tiempo y de manera más eficaz. 
 
3. Utilizar un sistema de control o modelo computacional de manera 
probabilística o por reconocimiento de patrones que permita generar 
múltiples movimientos alterando las ondas mioeléctricas por medio de 
ecuaciones. 
 
4. Implementar nuevas conexiones electrónicas