Anàlisi dels dits d'una mà protèsica del Arm2U mitjançant simulació de mecanismes amb Adams

Abstract

Aquest Treball de Final de Grau (TFG) presenta l'estudi, modelització i validació virtual del mecanisme d'actuació de la mà protètica transradial Arm2U. L'objectiu principal és desenvolupar un model de simulació dinàmica fiable que permeti predir el comportament mecànic de la pròtesi i optimitzar-ne el disseny abans de la fase de prototipatge físic. El projecte s'inicia amb la caracterització experimental dels paràmetres físics fonamentals del sistema real, determinant la constant elàstica de les molles de retorn i el coeficient de fregament estàtic del material de fabricació (PLA). Posteriorment, per tal de fer viable la simulació en el programari de dinàmica multicòs MSC ADAMS, s'ha desenvolupat una solució innovadora consistent en la substitució del sistema d'accionament original per cable (tendó) per un mecanisme equivalent de barres rígides. Aquest disseny alternatiu replica fidelment la cinemàtica del dit original mantenint l'eficiència computacional. Mitjançant el model virtual implementat, s'han dut a terme dues anàlisis crítiques. En primer lloc, s'ha determinat l'eficiència de la transmissió mecànica, obtenint la corba característica del factor de transmissió de força (α) en funció de l'obertura de la mà. En segon lloc, s'ha avaluat l'estabilitat de la subjecció d'objectes (test del cilindre) sota condicions de fricció límit. Els resultats obtinguts confirmen la viabilitat cinemàtica del disseny, però revelen limitacions dinàmiques importants: s'ha demostrat que el coeficient de fricció del PLA (μ ≈ 0,348) és insuficient per garantir una agafada segura amb forces d'actuació baixes, fent estrictament necessària la incorporació de recobriments elastòmers a les falanges. En conclusió, aquest treball valida l'ús de la simulació com a eina predictiva de disseny i estableix les bases per a la futura motorització i control de la pròtesi Arm2U.