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Réalisation d'un main augmentée
Réalisation d'un main augmentée
Il existe des prothèses myo-électriques comme celle de Fabrice Bares, mais leur coût (autour de 30 000€) est un frein pour les familles, surtout qu'il faut les changer tous les ans car les enfants grandissent.
Que pourra faire cette main?
Pour que cette main soit accessible au plus grand nombre, il fallait que cette main soit facile à réaliser et que son coût ne soit pas excessif. Il a fallu choisir des fonctions simples mais qui donneraient une plus-value à notre main :
-indiquer la température des objets
- indiquer la distance
- éclairer
-prendre des objets
Tout cela intégré à un design mettant en avant la main.
1ère Fonction : Attraper des objets
1ère idée : ajouter un moteur dans la main
Le principe de fonctionnement est le même qu’un étau.
Une tige filetée (entraînée par un moteur) va tourner et va déplacer le tendeur. Lorsque le tendeur translate vers le moteur, la main se ferme et lorsque le tendeur translate vers les doigts, la main s’ouvre.
Le premier test en 6V :
6vfermeture.mp4La main met 13 secondes à se fermer, ce qui est long.
Nous décidons de faire varier la tension aux bornes du moteur pour observer la comportement de la main.
Voici les résultat du temps de fermeture et d'ouverture en fonction de la tension aux bornes du moteur.
Nous observons que plus la tension aux bornes est élevée, plus le temps de fermeture est rapide.
Test de la prise des objets :
Nous essayons à présent de tester la prise d’objets de différentes formes (sphérique, cylindrique, cubique et conique).
Nous observerons le nombre de doigts qui rentrent en contact, le temps de serrage et la qualité de la prise. Afin d’évaluer la prise nous considérerons comme :
- très bonne prise, une prise dont tous les doigts touchent l’objet et que celui-ci ne tombe pas.
- bonne prise, une prise dont quelques les doigts touchent l’objet et que celui-ci ne tombe pas
- mauvaise prise, une prise dont l’objet glisse.
La prise d'objets cylindriques et cubiques s'effectue avec tous les doigts et on obtient un très bonne prise.
La prise d'objet sphérique s'effectue avec seulement 3 doigts et on obtient une bonne prise.
En revanche la prise d'objet conique est impossible.
Bien que le temps diminue en augmentant la tension aux bornes du moteur, le temps de fermeture reste toujours trop long.
Nous décidons de présenter nos résultats sur le réseau social E-nable robotique, voici leur réponse.
Qu'est-ce qu'un palonnier?
Pour répondre à cette question, nous avons été dirigés sur un travail réalisé par le LOGRE de Grenoble.
Voici une vidéo explicative :
Grâce au palonnier chaque doigt est quasiment indépendant l'un de l'autre ce qui permet une meilleure prise.
2ème Idée : Nous décidons d'utiliser un palonnier tiré par un servo-moteur afin d'améliorer la prise et le temps de fermeture.
Nous décidons de placer un servo-moteur dans la paume de la main du servo-moteur.
Afin d'obtenir une course suffisante nous le plaçons dans le dernier trou du palonnier du servo-moteur.
Malheureusement le servo-moteur n'est pas assez puissant.
Nous choisissons un servo-moteur plus puissant (10kg/cm).
Le Servo-moteur étant volumineux, nous le plaçons à présent dans le bras.
Nous observons que les temps de serrage sont beaucoup plus rapides et que nous arrivons à attraper des formes coniques ce qui n'était pas le cas auparavant.
Voici une vidéo des différents objets que nous avons réussi à attraper
Intégrations des autres fonctions.
Afin d'obtenir les fonctions que nous souhaitions nous avons ajouté au prototype, les composant suivants :
un bouton poussoir afin de basculer d'un mode à l'autre
un afficheur LCD pour lire les données
un potentiomètre afin de simuler la contraction du muscle en attendant le capteur myo-électrique
un capteur ultra-son afin de mesurer les distances
un capteur de température afin de connaitre la température des objets tenus dans la main.
un LED afin d'éclairer
une carte arduino nano avec son shield
Une batterie
L'ajout de ces composants rend le prototype volumineux.
Nous décidons de demander de l'aide à E-nable et un bénévole, Thibault, nous aide à réaliser l'intégration des composants.
Pour le bras, nous fusionnons plusieurs projets existants :
Fun move, projet corréen
Robot Otto
Ainsi nous arrivons à loger le servo-moteur ainsi que la carte nano et le capteur ultra-son.
Nous fusionnons les différentes fichiers STL sur tikercad
Pour la Led, nous la plaçons sur le haut de la main.Le capteur de température se situe dans la paume. Cependant le temps de réaction du capteur grove est long, il n'est pas possible d'avoir la température en instantané.
Le cache étant une pièce difficile est modélisé par Thibault.
Voici le modèle presque terminé.
Lien vers téléchargement des pièces modifiées, le reste des pièces (phalanges, doigts ...) sont celles d'une main phoenix classique.
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