Ce Instructable repose en partie sur mon projet de science de lycée année senior « Puissance de Touch : défis en conception haptique Sensing et Feedback pour Neural contrôlée Bionic/prosthétique Hands ». J’ai été profondément honoré lorsque ce projet a été sélectionné comme finaliste au 2016 Intel Science and Engineering Fair (ISEF, Phoenix, AZ). À l’ISEF ce projet s’est classé deuxième du Conseil International sur l’ingénierie système (INCOSE). Le projet a également remporté premier prix en génie biomédical et le meilleur dans le salon des sciences des matériaux au Virginia State science fair comme grand prix à l’Expo-sciences régionale de Virginie du Nord. Je suis profondément reconnaissant pour cette occasion et à tous les participants de merveilleux compagnons science fair, juges et autres que j’ai rencontré grâce à ce projet.
Instead of concept - construction d’une seule main qui est forcée à faire des compromis ; exploiter les avantages de l’impression 3d low cost pour construire (au moins) trois mains qui optimisent les paramètres clés de pesée, vitesse et couple.
Ce Instructable portera uniquement sur la 3-d impression et de la construction de trois mains motorisées. Elle ne couvre pas d’autres parties clés du projet. J’espère pouvoir couvrir le retour haptique (moteurs piezo et stimulation nerveuse électrique transcutanée) et métiers de neurones (capteurs myoélectriques) et concevoir dans un plus tard instructable lors de temps et permettent de calendrier.
Ce projet s’inspire fortement de plusieurs sources dans la communauté open source. Surtout à partir de Patrick S, TACT : Low Cost avancé main prothétique
De gael Langevin robotique Open InMoov http://inmoov.fr/ et AdvancerTechnologies Myoware capteur http://inmoov.fr/ ainsi que bien d’autres. Je tiens à dire: « Merci beaucoup » à tous ceux qui contribuent à la communauté open source. Je tiens à « payer cela avec impatience ». En contribuant à l’open source j’espère inspirer les autres à améliorer la qualité de vie au moins un. « aider un, aider beaucoup »-Mick Ebeling
Vidéo de chaque dessin ou modèle doigt est attaché. Le doigt de vitesse est particulièrement impressionnant (la vidéo est en temps réel).
1) ultralight main - 191 grammes (commercial mains myoélectriques $ 7 000 comprise entre 500 et 800 grammes. Les utilisateurs déclarent haute masse est une principale raison pour ne pas porter leurs prothèses) les étapes 1-7 illustrer les étapes pour construire un ultra-léger à la main en utilisant les servos SG90 contrôlées par un Arduino Uno. Le coût total pour les pièces était d’environ $32.
Prochaines étapes - The SG90 servos sont légers (9 grammes), rapide (60 deg en 0,1 sec), petit et faible coût (~ $2,50). Malheureusement, avec des engrenages en plastique très minuscules, ils sont un peu bruyante et pas très résistant. Peut chercher des remplaçants plus durables et plus silencieux. 2) haute vitesse main - 0,06 secondes pour ouvrir ou fermer un doigt étapes 8 à 10 construire la main haute vitesse autour du 24 volts Maxon RE13 motoréducteur (diamètre 13 millimètre, gramme 29, 8 $). Contrôlée par un Arduino Uno + flasque arrière le coût total pour les pièces était d’environ 70 $. À 24 volts la Maxon moteurs à engrenages sans charge sur les doigts fonctionnent à proximité dont la vitesse maximale de 480 tr/min (8 tours/seconde). Une rotation de ~ 180 degrés entièrement s’ouvre / ferme chaque doigt en secondes ~1/16 (~0.06). C’est légèrement plus vite que les doigts humaines moyennes et environ 80 fois plus vite que les mains myoélectriques disponibles qui commencent à ~ $ 7 000.
Résultats préliminaires - moteurs à engrenages sans mandrin The 24 volts Maxon RE13 sont calmes, rapide et semblent très robuste et fiable. Logiciel pour profiter de la vitesse de cette main d’écriture serait un prochain projet incroyable. Peut-être même logiciel « macros » pour jouer des cordes de violon, guitare ou piano ? Ou combiner avec capteurs intégrés pour former une main « intelligente » pour la capture à des vitesses mains normales ne peut pas ?
3) main de couple haute = poignée crochet avec un seul doigt = 20 kg (3d imprimés vis sans fin nécessite une puissance nulle pour tenir en place)
Mesures 11 et 12 montrent les étapes pour construire un engrenage basées couple élevé main autour du 24 volts Maxon RE13 motoréducteur (diamètre 13 millimètre, gramme 29, 8 $). Contrôlée par un Arduino Uno + flasque arrière le coût total pour les pièces était d’environ 70 $.
Fond - mon but est de construire une meilleure main prothétique. Perte de la main est extrêmement dévastateur. Le rôle de la main dans la vie humaine n’est pas limité aux mouvements, mais il est essentiel pour les gestes, caressant, communication et sensation. Malheureusement, il est estimé qu’une personne sur 200 aux États-Unis a eu une amputation et environ 135 000 chirurgies d’amputation se produisent chaque année. Regardant vers l’avenir, avec la hausse des taux de diabète le nombre total de personnes portant des prothèses est censé atteindre 2,4 millions en 2020 (Dede).
Prothèses d’aujourd'hui ont une marge importante d’amélioration. Le coût du début à environ $ 7 000 mains myoélectriques plus avancé et complet avec raccords peuvent excéder $ 40 000. Et selon des enquêtes récentes, 20 % des utilisateurs abandonnent leurs mains très coûteux en raison du poids (mains myoélectriques commerciaux d’aujourd'hui pèsent généralement > 500 grammes) et parce que la main est trop lente. (Biddiss, Chau) (Pylatiuk).
En imprimant les mains rapidement et à faible coût, nous pouvons retourner le paradigme des compromis de conception qui est limitant actuellement les prothèses. Au lieu de compromis, imprimer plusieurs modèles différents qui sont optimisés pour chaque application. Frisbee en jouant ? Utilisez une main haute vitesse. Jardinage ? Placez-vous dans une main un couple élevé. Toute la journée de travail autour du bureau. Utilisez une main ultraléger. Dessins avec les mains multiples et plusieurs outils spécialisés pourraient être faits. Intégrant les outils du chef, couteau de chirurgien ou les ciseaux de l’artiste et brosses pourrait devenir la nouvelle réalité.
Pour en savoir, j’ai commencé en imprimant InMoov de Gael Langevin main http://inmoov.fr/ sur mon imprimante 3D Lulzbot Mini en ABS. La main de InMoov est brillamment simple et relativement simple et facile à imprimer. Avec arduino pas/servo, la programmation est relativement simple à apprendre. Malheureusement (pour utilisation comme une prothèse) palm les servos d’utilisations de conception dans l’avant-bras (difficile d’intégrer avec bras) et les tendons (traînée élevée) en passant par le poignet et entre les doigts. Gael Langevin a travaillé sur ce problème http://inmoov.fr/ mais un design final n’est pas prêt à être libéré.
J’ai ensuite imprimé Patrick S, conception de main TACT : faible coût avancé prothétique main le TACT est incroyable ! Les instructions sont complètes et faciles à suivre. La conception de 2 /linkage commune de doigt TACT est simple à imprimer et fonctionne vraiment bien. Il y avait toutefois deux domaines que j’ai pensé pourraient être améliorées. Bien que mineure, la main TACT recommande la CESAP 16 Coreless motoréducteur. À 16 millimètres et ~ 39 grammes ce moteur Escap est légèrement plus gros et plus lourd que celle voulue. L’actionneur est un fil d’acier (tendon) qui est conçu pour envelopper autour d’un cylindre imprimé 3-d pour tirer dans le doigt. Malheureusement, j’ai trouvé la durée de cycle de vie de ces fils sont souvent courts. Au fil du temps le fil de l’actionneur (tendon) avaient tendance à la fatigue et d’échec. (Cette anomalie peut être parce que j’ai ces vérins de construction mal?)
