Publicación:
Bastón canadiense personalizado mediante tecnología integrada y plástico reciclado para movilidad asistida

dc.contributor.advisorGrajales Medina, Diana María
dc.contributor.authorLache González, Daniel Ricardo
dc.contributor.authorMirando Amador, Danna Valentina
dc.contributor.authorDíaz Ortíz, William Styven
dc.contributor.juryVelosa Garcia, José Divitt
dc.contributor.juryPorras Vega, John Jairo
dc.creator.id1073241155
dc.creator.id1010100409
dc.creator.id1007392745
dc.date.accessioned2025-07-07T20:49:52Z
dc.date.issued2025-06-06
dc.description.abstractEste proyecto tiene como finalidad desarrollar bastones canadienses personalizados para personas con discapacidad física y movilidad reducida, utilizando plástico reciclado de alta densidad (HDPE) como material principal. El proyecto combina sostenibilidad ambiental con innovación tecnológica, ya que los bastones no solo serán fabricados a partir de material reciclado, sino que también integrarán componentes electrónicos adaptados a las necesidades específicas de cada usuario. Entre estos componentes se incluyen sensores de inclinación para prevenir caídas, luces LED para mejorar la visibilidad nocturna. El proyecto aborda dos problemáticas principales: 1. La contaminación por plásticos, al reutilizar HDPE reciclado en la fabricación de dispositivos de asistencia. 2. La falta de personalización en los dispositivos de movilidad, que limita la autonomía y calidad de vida de las personas con discapacidad. Mediante un enfoque multidisciplinario que incluye diseño industrial, ingeniería electrónica y evaluación de impacto social, se busca crear un producto ecológico, funcional y accesible. Los resultados esperados incluyen la reducción del impacto ambiental del plástico, la mejora de la movilidad y seguridad de los usuarios, y la promoción de soluciones tecnológicas inclusivas. Este proyecto no solo aporta innovación en el campo de la asistencia tecnológica, sino que también contribuye a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), específicamente en materia de salud y bienestar, industria, innovación e infraestructura, y producción y consumo responsables.spa
dc.description.abstractThis project aims to develop customized Canadian canes for people with physical disabilities and reduced mobility, using high-density recycled plastic (HDPE) as the primary material. The project combines environmental sustainability with technological innovation, as the canes will not only be manufactured from recycled material but will also integrate electronic components tailored to the specific needs of each user. These components include tilt sensors to prevent falls and LED lights to improve nighttime visibility. The project addresses two main problems: 1. Plastic pollution, by reusing recycled HDPE in the manufacture of assistive devices. 2. The lack of customization in mobility devices, which limits the autonomy and quality of life of people with disabilities. Through a multidisciplinary approach that includes industrial design, electronic engineering, and social impact assessment, the project seeks to create an environmentally friendly, functional, and accessible product. The expected results include reducing the environmental impact of plastic, improving user mobility and safety, and promoting inclusive technological solutions. This project not only brings innovation to assistive technology, but also contributes to the Sustainable Development Goals (SDGs), specifically in the areas of health and well-being, industry, innovation and infrastructure, and responsible production and consumption.eng
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.degreenameIngeniero Industrialspa
dc.description.tableofcontents1. Resumen Ejecutivo .......................................................................................................... 8 2. Metodología .................................................................................................................... 9 3. Introducción .................................................................................................................. 10 4. Objetivos ....................................................................................................................... 12 4.1 Objetivo General ............................................................................................................... 12 4.2 Objetivos Específicos ........................................................................................................ 12 5. Problema de Investigación ............................................................................................ 13 6. Justificación ................................................................................................................... 14 7. Análisis de Requerimientos ........................................................................................... 16 7.1 Intención del Producto ...................................................................................................... 16 7.2 Verificación de Parámetros de Diseño .............................................................................. 16 7.3 Estimación de Especificaciones del Producto ................................................................... 17 7.4 Alcance de la Solución de Ingeniería ................................................................................ 17 7.5 Prevención de Cambios en Etapas Tardías ........................................................................ 18 7.6 Priorización de Requerimientos ........................................................................................ 18 8. Marco Teórico ............................................................................................................... 19 8.1 Sostenibilidad ambiental ................................................................................................... 19 8.2 Reciclaje y Alternativas al Polietileno de Alta Densidad (HDPE) .................................... 20 8.3 Dispositivos de asistencia a la movilidad .......................................................................... 22 8.4 Desafíos actuales en las tecnologías de asistencia ............................................................ 27 9. Información dentro del Marco Teórico ......................................................................... 28 9.1 Ergonomía en el diseño. .................................................................................................... 28 9.2 Calidad del diseño ............................................................................................................. 29 9.3 Marco Legal y normativo de la discapacidad en Colombia .............................................. 30 9.4 Marco Legal Normativos de plásticos en Colombia ......................................................... 33 10. Análisis de Restricciones .............................................................................................. 35 10.1 Restricciones Ambientales ................................................................................................ 35 1.1.1 Uso de plástico reciclado (HDPE) ............................................................................. 35 1.1.2 Impacto ambiental del proceso de fabricación: ......................................................... 35 1.1.3 Disposición final del producto .................................................................................. 36 10.2 Restricciones Económicas ................................................................................................. 36 1.1.4 Costos de fabricación ................................................................................................ 36 1.1.5 Viabilidad comercial ................................................................................................. 36 1.1.6 Subsidios y apoyos gubernamentales ........................................................................ 37 10.3 Restricciones Legales ........................................................................................................ 37 1.1.7 Normativas de dispositivos médicos y de asistencia ................................................. 37 1.1.8 Regulaciones sobre plásticos reciclados .................................................................... 37 10.4 Restricciones de Salud y Segurida .................................................................................... 38 1.1.9 Seguridad del usuario: ............................................................................................... 38 1.1.10 Salud de los trabajadores ........................................................................................... 38 1.1.11 Compatibilidad del material ...................................................................................... 39 10.5 Restricciones Socioculturales ............................................................................................ 39 1.1.12 Aceptación del producto: .......................................................................................... 39 1.1.13 Cultura de reciclaje: .................................................................................................. 39 1.1.14 Accesibilidad y equidad ............................................................................................ 40 10.6 Restricciones Técnicas ...................................................................................................... 40 1.1.15 Disponibilidad de tecnología: .................................................................................... 40 1.1.16 Capacidad de fabricación .......................................................................................... 40 11. Metodología para la selección y desarrollo de la solución............................................ 41 11.1 Tipo de investigación ............................................................................................................ 41 11.2 Enfoque ............................................................................................................................. 41 11.3 Muestra .............................................................................................................................. 41 11.4 Instrumento de medición ................................................................................................... 42 11.5 Investigación y diagnóstico inicial .................................................................................... 43 11.5.1 Revisión bibliográfica sobre el uso de plástico reciclado (HDPE) en la fabricación de dispositivos de asistencia. ......................................................................................................... 43 11.6 Diseño y desarrollo del prototipo ...................................................................................... 51 11.6.1 Diseño del bastón canadiense utilizando software de modelado 3D (SolidWorks). . 51 11.7 Selección de componentes electrónicos (sensores de inclinación, luces LED, entre otros) y su integración en el diseño. ........................................................................................................ 60 11.8 Fabricación del prototipo utilizando plástico reciclado de alta densidad (HDPE). ........... 60 Cambio de estrategia de Fabricación: ....................................................................................... 60 Solución Implementada: Mecanizado en Barra de Nylon: ........................................................ 61 11.8.1 Piezas Mecanizadas: .................................................................................................. 61 11.8.2 Pruebas Realizadas en el Prototipo Mecanizado ....................................................... 62 11.9 Fabricación del Prototipo: Proceso de Impresión 3D con HDPE Reciclado ..................... 62 11.9.1 Piezas Fabricadas mediante Impresión 3D ................................................................ 62 11.10 Diseño y desarrollo electrónico ..................................................................................... 65 11.10.1 Implementación del Circuito en Proteus ............................................................... 65 Programación del PIC16F887 en MikroC para el Bastón Inteligente ........................................... 66 11.11 Fabricación del Circuito Impreso (PCB) ....................................................................... 66 11.11.1 Proceso de Fabricación y Fallas Detectadas .......................................................... 66 11.12 Prototipo Terminado .................................................................................................... 68 11.13 Producción a Escala del Bastón Canadiense Aplicando Ingeniería Industrial .............. 68 11.4 Diseño Final de Producción a Escala del Bastón Canadiense en Flexim .......................... 69 12. Análisis de Costos ......................................................................................................... 70 12.1 Costos Correspondientes a Modalidad Inicial ................................................................... 70 12.2 Costos Correspondientes a Modalidad Producción de 80 Unidades ................................. 70 13. Obtención de datos ........................................................................................................ 45 13.1 Aplicación de la encuesta: ................................................................................................. 45 12.1 Registro de las respuestas: ................................................................................................. 45 14. Análisis de resultados y mejora continua ...................................................................... 45 14.1 Lecciones Aprendidas y Mejoras Futuras ......................................................................... 46 14.2 Análisis de Resultados Obtención de Datos ...................................................................... 47 15. Conclusiones ................................................................................................................. 73 16. Referencias .................................................................................................................... 77spa
dc.description.tableofcontents1. Executive Summary ......................................................................................................... 8 2. Methodology ................................................................................................................... 9 3. Introduction .................................................................................................................... 10 4. Objectives .......................................................................................................................... 12 4.1 General Objective ......................................................................................................... 12 4.2 Specific Objectives ....................................................................................................... 12 5. Research Problem ....................................................................................................... 13 6. Justification .................................................................................................................... 14 7. Requirements Analysis ................................................................................................. 16 7.1 Product Intent ........................................................................................................ 16 7.2 Design Parameter Verification ........................................................................................ 16 7.3 Product Specification Estimation ................................................................................. 17 7.4 Scope of the Engineering Solution ................................................................................. 17 7.5 Preventing Changes in Late Stages ................................................................................. 18 7.6 Requirements Prioritization .......................................................................................... 18 8. Theoretical Framework .......................................................................................................... 19 8.1 Environmental Sustainability .......................................................................................... 19 8.2 Recycling and Alternatives to High-Density Polyethylene (HDPE) ....................................... 20 8.3 Mobility Assistance Devices ....................................................................................... 22 8.4 Current Challenges in Assistive Technologies ................................................................ 27 9. Information within the Theoretical Framework ....................................................................... 28 9.1 Ergonomics in Design ..................................................................................................... 28 9.2 Design Quality .......................................................................................................... 29 9.3 Legal and Regulatory Framework for Disability in Colombia .......................................... 30 9.4 Legal and Regulatory Framework for Plastics in Colombia .......................................................... 33 10. Analysis of Constraints ................................................................................................ 35 10.1 Environmental Constraints ................................................................................................ 35 1.1.1 Use of Recycled Plastic (HDPE) ................................................................................ 35 1.1.2 Environmental Impact of the Manufacturing Process: ................................................................ 35 1.1.3 Final Disposal of the Product .................................................................................. 36 10.2 Economic Constraints ................................................................................................. 36 1.1.4 Manufacturing Costs ................................................................................................. 36 1.1.5 Commercial Viability ................................................................................................. 36 1.1.6 Government Subsidies and Support ................................................................................. 37 10.3 Legal Restrictions .......................................................................................................... 37 1.1.7 Medical and Assistive Device Regulations .......................................................... 37 1.1.8 Recycled Plastic Regulations .......................................................................... 37 10.4 Health and Safety Restrictions ....................................................................................... 38 1.1.9 User Safety: ....................................................................................................... 38 1.1.10 Worker Health ........................................................................................................... 38 1.1.11 Material Compatibility ......................................................................................... 39 10.5 Sociocultural Constraints .......................................................................................... 39 1.1.12 Product Acceptance: .......................................................................................... 39 1.1.13 Recycling Culture: .......................................................................................... 39 1.1.14 Accessibility and Equity ....................................................................................... 40 10.6 Technical Constraints ............................................................................................. 40 1.1.15 Technology Availability: ........................................................................................ 40 1.1.16 Manufacturing Capacity .............................................................................................. 40 11. Methodology for Solution Selection and Development ................................................. 41 11.1 Type of Research .............................................................................................................. 41 11.2 Approach ........................................................................................................................... 41 11.3 Sample ................................................................................................................................. 41 11.4 Measuring Instrument ......................................................................................................... 42 11.5 Initial Research and Diagnosis .......................................................................................... 43 11.5.1 Literature Review on the Use of Recycled Plastic (HDPE) in the Manufacturing of Assistive Devices. ....................................................................................................................... 43 11.6 Prototype Design and Development ....................................................................................... 51 11.6.1 Design of the Canadian Cane Using 3D Modeling Software (SolidWorks). . 51 11.7 Selection of Electronic Components (Tilt Sensors, LED Lights, etc.) and Their Integration into the Design. ................................................................................................................. 60 11.8 Prototype Manufacturing Using High-Density Recycled Plastic (HDPE) ........... 60 Manufacturing Strategy Change: ................................................................................................ 60 Implemented Solution: Nylon Bar Machining: .......................................................................... 61 11.8.1 Machined Parts: .......................................................................................................... 61 11.8.2 Tests Performed on the Machined Prototype ................................................................ 62 11.9 Prototype Manufacturing: 3D Printing Process with Recycled HDPE ........................................ 62 11.9.1 Parts Manufactured Using 3D Printing ....................................................................... 62 11.10 Electronic Design and Development ..................................................................................... 65 11.10.1 Circuit Implementation in Proteus ........................................................................ 65 PIC16F887 Programming in MicroC for the Smart Cane .................................................. 66 11.11 Printed Circuit Board Manufacturing (PCB) ................................................................................. 66 11.11.1 Manufacturing Process and Detected Faults .......................................................... 66 11.12 Finished Prototype .................................................................................................... 68 11.13 Large-Scale Production of the Canadian Cane Using Industrial Engineering .............. 68 11.4 Final Design for Large-Scale Production of the Canadian Cane in Flexim ................................ 69 12. Cost Analysis .............................................................................................................. 70 12.1 Costs Corresponding to the Initial Modality ................................................................. 70 12.2 Costs Corresponding to the Production Modality of 80 Units ................................. 70 13. Data Collection ................................................................................................................. 45 13.1 Survey Administration: ................................................................................................. 45 12.1 Response Recording: ................................................................................................. 45 14. AnalAnalysis of results and continuous improvement ......................................................................... 45 14.1 Lessons Learned and Future Improvements .......................................................................... 46 14.2 Analysis of Results and Data Collection ......................................................................... 47 15. Conclusions ................................................................................................................ 73eng
dc.formatpdf
dc.format.extent80 páginas
dc.format.mediumRecurso electrónicospa
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Eanspa
dc.identifier.localBDM-FII
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional Biblioteca Digital Minervaspa
dc.identifier.repourlhttps://repository.universidadean.edu.co/
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10882/14904
dc.language.isospa
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenieríaspa
dc.publisher.programIngeniería Industrial - Virtualspa
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dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia
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dc.subject.lembIngeniería industrialspa
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dc.titleBastón canadiense personalizado mediante tecnología integrada y plástico reciclado para movilidad asistidaspa
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