Prothèse d'une main

Date de début : 11/2014
Porteuse de projet Stephanie Uk (contact : 23uk.stephanie@gmail.com)
Suivie par Emmanuel Thiéry (contact : emmanuel.thiery@pmclab.fr)

L’objectif de ce projet est la fabrication d’une prothèse qui est plus esthétique que fonctionnelle, c’est-à-dire que les composants électriques ne doivent pas être apparents. Cependant celle-ci doit effectuer des tâches faciles et simples, comme par exemple tenir des objets pendant un certain temps. En effet, les principaux utilisateurs de cette prothèse seront des enfants, c’est pour raison que celle-ci doit être simple d’utilisation. Elle utilisera des électrodes qui capteront les signaux électriques du muscle et sera motorisée par des servomoteurs.

Pour réaliser le projet, différentes étapes seront effectuées. Tout abord, l’assemblage de la prothèse « Raptor Hand » à partir d’une imprimante 3D. Puis un prototype qui réalisera des mouvements mécaniques de la main tels que : flexion/extension*, pronation/supination* et ouverture/fermeture de la main. Enfin, la dernière étape sera consacrée à la réalisation de la prothèse qui s’approchera le plus possible d’une véritable main.

Première étape :

Voici les matériels utilisées pour la première étape :

- 1 arduino Uno ou similaire fournisseur : Electrodragon
- Corona 929MG Metal Gear Servo 2.2kg/ 12.5g/ 0.10sec
- Fil de pêche
- 5 élastiques en caoutchoucs
- 5 visses

Deuxième étape :

- imprimante 3D (Ici makerboot replicator 2X ou Ultimaker²) avec PLA ou ABS

- 1 arduino Uno ou similaire = 9.64 €
- 1 Servo Moteur = ???

Pour la réalisation la prothèse Raptor Hand, les pièces ont été téléchargées et assemblées suivant les instructions indiquées sur le site Internet : http://enablingthefuture.org/upper-limb-prosthetics/the-raptor-hand/

• Résultats :

• *[Vidéo] : https://drive.google.com/file/d/0B5PWrhCoT2HOa252cWM1MXJ4Tnc/view?usp=sharing La Raptor Hand peut s’ouvrir et se fermer sans utiliser de moteur. En effet, les mouvements d’extension et de flexion sont permis par une liaison pivot. Celle-ci va entraîner l’ouverture et la fermeture de la main grâce à certains fils élastiques. La motorisation des doigts a été également effectuée, c’est-à-dire mettre un moteur à un doigt puis plusieurs, grâce à un servomoteur. [Vidéos]
  Un doigt : https://drive.google.com/file/d/0B5PWrhCoT2HOVlQ4QTR6M2ljSFk/view?usp=sharing
  Trois doigts : https://drive.google.com/file/d/0B5PWrhCoT2HORzhYM0xTbi1BMW8/view?usp=sharing [Photo bonus]
  [Schéma + photo + vidéo]
  
  https://drive.google.com/file/d/0B5PWrhCoT2HOZ0hhUk1DcVRPajA/view?usp=sharing [Le code] : pour faire fonctionner le servomoteur
  <code=Arduino> #include <Servo.h> Servo myservo; On attribue les pins aux différents composants int Button1 = A2; int Button2 = A4; int PinServo = 3; int angle; void setup() { Serial.begin(9600); myservo.attach(PinServo); myservo.write(90); On initialise le servo à 90° pinMode(Button1, OUTPUT); pinMode(Button2, OUTPUT); } void loop() { On écrit les états des deux boutons et l'angle du servo pour vérifier que tout se passe bien angle = myservo.read(); Serial.print(digitalRead(Button1)); Etat du bouton 1 (1 ou 0) Serial.print(“-”); Serial.print(digitalRead(Button2)); Etat du bouton 1 (1 ou 0) Serial.print(“-”); Serial.println(angle); Angle du servomoteur if(digitalRead(Button1) == HIGH && angle > 0) { myservo.write(angle-1); Le bouton 1 est enfoncé, on enlève 1° à l'angle du servo } if(digitalRead(Button2) == HIGH && angle < 180) { myservo.write(angle+1); Le bouton 2 est enfoncé, on ajoute 1° à l'angle du servo } } </code> • Conclusion de la première étape :
  La Raptor Hand possède les mouvements de flexion et d’extension, cependant sa motorisation est difficile et ne permet pas les mouvements de pronation et de supination. Mais l’utilisation des fils élastiques qui permettent aux doigts de revenir à leur position initiale peut être réutilisée par la suite. Les mouvements de cette prothèse étant limités et très difficiles à motoriser, la seconde étape permettra de résoudre ce problème. • Problème rencontré :
  Lorsqu’il y a des trous de faible diamètre, l’imprimante 3D les comble ; par conséquence il faut s’assurer qu’ils sont bien dégagés. ==== Deuxième étape ==== Il s’agit de fabriquer un simple système qui permet de faire les mouvements mécaniques de la main. Celui-ci sera motorisé par 3 servomoteurs et contrôlé en premier lieu par des interrupteurs externes, si ceux-ci fonctionnent correctement, alors des électrodes capturant le signal myoélectrique d’un individu pourront les remplacer. Dans cette partie l’objectif est donc :
  - Assurer que les mouvements du système sont correctement effectués.
  - Choisir des électrodes qui enregistreront les contractions musculaires au niveau de l’avant-bras. Fin prévu : Fin Janvier [Bonus] : Faire la simulation sous matlab/simulink : view (A suivre dans le prochain épisode s'il y a une suite !! ) • Modélisation de la prothèse/Main
  Stéphanie & Adrian
  Journal de bord : https://docs.google.com/document/d/1EDpaTpG_5ssIaOxyg3Gr6w3_bZxQhl4P8JiUiKtViKM/edit?usp=sharing • Contrôle par des interruptions externes
  Duc & Léo Contrôler les moteurs par des interrupteurs externes puis les intégrer dans le système ci-dessus.
  Journal de bord : https://docs.google.com/document/d/1X7TwPjz7pPsN3DiwY_mzOd8l4Zqbg2X76UocrxdvqdM/edit?usp=sharing • Contrôle par la myoélectricité : le capteur myo
  Antoine
  Tutoriel : http://pmclab.fr/dokuwiki/doku.php?id=wiki:tutoriels:myo_armband
  Journal de bord : https://docs.google.com/document/d/1sgxDRquBIBmo38D0MK8-I8__hi6_IyPJ6HyT8_xjPaQ/edit?usp=sharing ===== Journal de bord ===== La documentation sur wiki sera remplie à chaque étape effectuée mais l'avancement du projet sera complété sur le lien doc ci dessus : [Journal de bord] - https://drive.google.com/open?id=1uKvlgtu3IutupoEuQ8w1yezgaVP-XuVOyBojk8P2LCg&authuser=0
  [Rapport] - ** https://drive.google.com/file/d/0B5PWrhCoT2HOR21nRngycmpTQ3M/view?usp=sharing

flexion/extension :

pronation/supination :