Desarrollo de un dispositivo inalámbrico medidor de fuerza de agarre de la mano humana con retorno por transducción acústica

Abstract

RESUMEN: En este proyecto se presenta el diseño de un sistema inalámbrico para medición de fuerza con retorno para medir la fuerza de agarre de la mano humana. El término retorno se refiere a que el sistema envía un estímulo auditivo proporcional a la amplitud de la fuerza de agarre al usuario para que el usuario pueda mantener o controlar la fuerza aplicada. El sistema desarrollado consta de 2 etapas principales: la etapa de medición de fuerza de agarre y la etapa de retorno de la fuerza de agarre. La etapa de medición de fuerza de agarre, específicamente de agarre de precisión, comprende: el acondicionamiento y calibración de los sensores utilizados para medir la fuerza, el acondicionamiento de un guante para contener a los sensores en la posición de la yema de los dedos, el circuito controlador que adquiere el valor de la fuerza y envía los datos a una interfaz en PC y a otra interfaz desarrollada en una Tablet utilizando comunicación Bluetooth. La etapa de retorno de fuerza de agarre comprende: el acondicionamiento de un circuito zumbador piezoeléctrico y el procesamiento de la fuerza medida para asociar la fuerza a un rango de frecuencias audibles. Se diseñó e implemento un PCB de tamaño mínimo para ser incorporado al guante, se incorporó una pila recargable para que el sistema sea autónomo. El sistema desarrollado permite medir la fuerza de agarre de precisión de los dígitos de la mano humana, es totalmente portátil y por su comunicación inalámbrica y su programación en diferentes dispositivos permiten que el sistema pueda ser utilizado en el deporte, en la rehabilitación de fuerza de los dedos o para medir y/o controlar la fuerza en una prótesis haciendo uso del retorno auditivo proporcional a la fuerza de agarre, o en aplicaciones robóticas donde haga falta medir la fuerza de un efector final. ABSTRACT: This project presents the design of a wireless system for force measurement with return to measure the grip strength of the human hand. The term return refers to the fact that the system sends an auditory stimulus proportional to the amplitude of the gripping force to the user so that the user can maintain or control the applied force. The developed system consists of two main stages: the grip strength measurement stage and the grip strength return stage. The grip strength measurement stage, specifically precision grip, includes: conditioning and calibration of the sensors used to measure the force, conditioning a glove to contain the sensors in the position of the fingertip, the controller circuit that acquires the value of force and sends the data to an interface on PC and another interface developed on a Tablet using bluetooth communication. The return stage of the gripping force includes: the conditioning of a piezoelectric buzzer circuit and the processing of the measured force to associate them with a range of audible frequencies. A PCB of minimum size was designed and implemented to be incorporated into the glove, a rechargeable battery was incorporated for the system to be autonomous. The developed system allows the measuring of the precision grip strength of the fingertips, it is totally portable and for its wireless communication and its programming for different devices allow that it is system can be used in sports, in rehabilitation of finger strength or to measure and control strength in a prosthesis making use of the auditory return proportional to the force of grip, or in robotic applications where it is necessary to measure the strength of a final effector.