Différences entre versions de « Projets:Exofinger : Thumb »

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{{Infobox projet
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|Image principale=Proto-poing-armoricain.jpg
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|Description=Orthèse de pouce motorisée permettant la préhension d'un objet.
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|Porteur de projet=Bastien Bignier
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|Contributeurs=Sijobert, Roger Pissard, Christophe Braillon, Elvire Pastor, Jérome Choinard, Maïté Vigier
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|Fabmanager=Bionico
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|Animateur=Clément Trotobas
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|Référent documentation=Elisafmfr
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|Catégorie de handicap=Membre supérieur
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|Etat d'avancement=Réalisés
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|Statut de la documentation=Complète
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|Relecture de la documentation=Non vérifiée
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|Techniques=arduino, couture, moteur
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|Durée de fabrication=de 16 à 32 h
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|Coût matériel=De 50 à 100 euros
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|Niveau=Moyen
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|Licence=by-sa
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|Projet date=2020-11-03
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|Partenaires=INRIA, ArianeGroup
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|Nom humanlab=Humanlab_MHK
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== Description du projet ==
 
== Description du projet ==
 
Aide à la pince de la main gauche en rapprochant le pouce du reste des doigts chez une personne qui peut mobiliser son pouce.
 
Aide à la pince de la main gauche en rapprochant le pouce du reste des doigts chez une personne qui peut mobiliser son pouce.
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Orthèse de pouce motorisé permettant la préhension d'un objet.
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Orthèse de pouce motorisée permettant la préhension d'un objet.
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[[File:Objectif.png]]
  
 
== Cahier des charges ==
 
== Cahier des charges ==
  
−
L'ExoFinger doit être facile à mettre, facile à enlever, ne pas gêner la mise en place du gant de propulsion de fauteuil de Bastien, être comfortable et permettre de réaliser les tâches suivantes :
+
L'ExoFinger doit être facile à mettre, facile à enlever, ne pas gêner la mise en place du gant de propulsion de fauteuil de Bastien, être confortable et permettre de réaliser les tâches suivantes :
  
 
* saisir une bouteille de 70cl placée sur une table pour la porter à la bouche
 
* saisir une bouteille de 70cl placée sur une table pour la porter à la bouche
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* saisir un sylo placé sur une table, attraper et signer un document placé à côté
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* saisir un stylo placé sur une table, attraper et signer un document placé à côté
 
* saisir un verre à pied placé sur une table et le porter à la bouche
 
* saisir un verre à pied placé sur une table et le porter à la bouche
  
  
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[[File:fonctionService.png|400px]]
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[[File:fonctionService.png|700px]]
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[[File:diagrammeInteracteurs.png|400px]]
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[[File:diagrammeInteracteurs.png|700px]]
  
 
== Analyse de l'existant ==
 
== Analyse de l'existant ==
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== Equipe ==
 
== Equipe ==
 
Equipe Fabrikarium MHK/ArianeGroup octobre 2020  
 
Equipe Fabrikarium MHK/ArianeGroup octobre 2020  
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[[File:Photo-team-exofingerThumb.jpg]]
  
 
* Porteur du projet :  
 
* Porteur du projet :  
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** Bastien Bignier, tétraplégie complète C6, ingénieur méthode ArianeGroup,  
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- Bastien Bignier, tétraplégie complète C6, ingénieur méthode ArianeGroup,  
 
* Concepteurs/contributeurs :
 
* Concepteurs/contributeurs :
 
- Roger Pissard, ingénieur de recherche, INRIA
 
- Roger Pissard, ingénieur de recherche, INRIA
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- Jérome Choinard, ingénieur méthode, ArianeGroup
 
- Jérome Choinard, ingénieur méthode, ArianeGroup
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- Maïté Vigier, Technicienne HSE, ArianeGroup
  
 
* Animateur (coordinateur du projet)
 
* Animateur (coordinateur du projet)
−
- Clément Trotobas, doctorant équipe CAMIN, INRIA Sofia Antipolis, étudiant ENS Rennes
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- Clément Trotobas, doctorant équipe CAMIN, INRIA, étudiant ENS Rennes
  
 
- Nicolas Huchet, My Human Kit
 
- Nicolas Huchet, My Human Kit
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- Laurence Boissieux, ingénieur de recherche, INRIA
 
- Laurence Boissieux, ingénieur de recherche, INRIA
  
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== Matériel nécessaire ==
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==Lien vers l'album Flickr==
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https://www.flickr.com/photos/140910832@N06/albums/72157717049716371
  
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Pour le gant :
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== Projets de prototypes ==
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* tissu 1m
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*Prototype 1 : Exoginfer Gant v1
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* scrtachs
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Placer un fil de nylon afin de rapprocher le pouce de la main en positionnant le fil le long du pouce, en le faisant parcourir dans le haut de la paume jusqu'au dos de la main vers le poignet.
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* un anneau de porte clef
+
[[File:Prototype2B.png]]
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* gaine de teflon
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−
* fil de nylon solide
+
* Prototype 2 : Exofinger Poing américain v1
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* une machine à coudre
+
Faire courir le fil de nylon autour de la première phalange des quatre doigts afin de dégager le poignet. Car Bastien utilise des gants de propulsion pour se déplacer en fauteuil.
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* nécessaire de couture
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[[File:Prototype2.png]]
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Commençons par analyser le prototype 1 qui est le préféré de Bastien en fin de Fabrikarium.
  
 
==Outils nécessaires==
 
==Outils nécessaires==
  
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Pour le gant :
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Pour le prototype 1 Exofinger gant v1 :
 
* une machine à coudre
 
* une machine à coudre
 
* nécessaire de couture (fil, ciseaux, aiguille...)
 
* nécessaire de couture (fil, ciseaux, aiguille...)
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* Imprimante 3D
  
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==Coût==
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Pour le prototype 2 Exofinger poing américain v1 :
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* Imprimante 3D
  
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==Délai estimé==
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== Prototype 1 : Exofinger Gant v1 ==
  
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==Fichiers source==
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'''Principe''' :
−
* Fichier STL pour impression de la partie main, solution "poing américain" : [[:File:ExoFinger partie main.stl]]
+
Rapprocher le pouce des doigts et aider à tenir la pince grâce à un serrage réalisé par la traction d'un fil de nylon caché dans le gant. Un ServoMoteur vient tirer le fil. Le ServoMoteur est actionné par un bouton déporté actionné par Bastien.
−
* Fichier STL pour impression du doigtier, solution "poing américain" : [[:File:ExoFinger doigtier.stl]]
 
−
==Etapes de fabrication pas à pas==
 
  
−
===Confection du gant===
+
Photo du prototype à l'issue du Fabrikarium.
−
Le gant sert à guider les fils de nylon pour rapprocher le pouce du reste des doigts. Le gant ne doit pas gêner le port des gants de propulsion. Il doit donc être réalisé sur mesure.
+
[[File:Proto-01-final.jpg]]
 +
[[File:Proto01-action.png]]
  
−
Découpe des morceaux patroné dans le tissu sélectionné. Il y a le gant, la partie du pouce et de la sangle pour tenir une boucle qui permettra d'insérer et de serrer le gant. Il y aura également des scratchs et du ruban en satin afin de fixer les gaines au gant. Les scratchs servent à fermer le gant sur la main de Bastien. Bastien parvient à s'aider de l'anneau pour enfiler le gant et fermer les scratch.
+
=== Matériel nécessaire ===
 +
* une machine à coudre
 +
* nécessaire de couture (fil, ciseaux, aiguille...)
 +
* Imprimante 3D
 +
* tissu 1m
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* velcros
 +
* un anneau de porte clef
 +
* gaine de teflon
 +
* ruban en satin ou morceau de tissu pour tenir les gaines
 +
* fil de nylon (exemple fil de pêche) de 0,6 mm
 +
* stop-gaine en impression 3D
 +
* Moteur linéaire Actuonix l12-30-100-6-r
 +
** servo-moteur
 +
** course : 30 mm
 +
** Force max : 42 N
 +
** Vitesse max : 13 mm/s
 +
** Alimentation : 6v/460mA
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** Un micro-controleur seeduino Nano
 +
* Batterie 450m Ah/7.4V, 2 cell / 25C/ LiPo
 +
* Bouton poussoir
 +
=== Principe de fonctionnement de la carte Arduino Nano ===
 +
Le controleur du moteur est constitué d'un micro-controleur seeduino Nano, un clone de Arduino Nano, qui commande le moteur linéaire, en lisant l'état d'un interrupteur.
 +
 
 +
=== Fichiers sources ===
 +
* Fichier de référence pour le patron [[:File:FingerlessGlovePattern.pdf]]
 +
* Le patron pour Bastien [[:File:PatternGantBastien.pdf]]
 +
* Le patron modifié par l'équipe pour le besoin de l'appareillage [[File:Patron gant Bastien.pdf]]
 +
* Evolution du patron modifié, version finale : [[File:Patron gant v2.pdf]]
 +
* Fichier STL du stop gaine : [[:File:Arret de cable.STL]]
 +
* Zip contenant le stop gaine au format Step, Sldprt et stl : [[:File:Stop-gaine.zip]]
 +
* Le code de la carte nano arduino : [[:File:Version gant.ino]]
 +
 
 +
L'élaboration de ce prototype a nécessité :
 +
* la création du gant en tissu
 +
* le programme et le montage électronique pour contrôler le moteur.
 +
 
 +
=== Réalisation du gant ===
 +
Bastien utilise des gants de propulsion pour déplacer son fauteuil roulant. Il les apprécies car c'est léger, peu encombrant et discret. C'est ainsi que nous avons eu l'idée de cacher le système de guides en nylon dans un gant. Les guides rapprochent ainsi le pouce de la main grâce à un moteur. Ce surgant ne doit pas gêner le port des gants de propulsions. Nous l'avons réalisé sur mesure.
 +
 
 +
Découpe des morceaux patronés dans le tissu sélectionné. Il y a le gant, la partie du pouce et de la sangle pour tenir une boucle qui permettra d'insérer et de serrer le gant. Il y aura également des velcros et du ruban en satin afin de fixer les gaines au gant. Les velcros servent à fermer le gant sur la main de Bastien. Bastien parvient à s'aider de l'anneau pour enfiler le gant et fermer les velcros.
 +
Le patron :
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[[File:V2Pattern.jpg]]
 +
Découpé dans le tissu :
 
[[File:Gant-01.jpg]]
 
[[File:Gant-01.jpg]]
  
−
Pour la durabilité du gant, n'oubliez pas de surfiler le tissu. Ensuite la sangle a été cousue afin de placer l'anneau. Autour du pouce vous voyez en jaune les marges de couture pour positionner et coudre le pouce. Les scratchs ont été cousu dans un second temps. Le tracé jaune qui courre la paume est le placement de la gaine dans lequel sera inséré le fil de nylon.
+
Pour la durabilité du gant, n'oubliez pas de surfiler le tissu. Ensuite la sangle a été cousue afin de placer l'anneau. Autour du pouce vous voyez en jaune les marges de couture pour positionner et coudre le pouce. Les velcros ont été cousus dans un second temps. La ligne jaune tracée sur la paume marque le placement de la gaine dans laquelle sera insérée le fil de nylon. Il y a également une gaine (plus souple) au niveau du pouce.
 
[[File:Gant-02.jpg]]
 
[[File:Gant-02.jpg]]
  
−
=== Aparté sur la gaine de teflon ===
+
<!-- ==== Journal de bord : Réalisation du gant ====
−
A partir d'un derrailleur de vélo, il faut retirer la gaine de teflon intérieur. En effet le derrailleur contient un tube en plastique, des tiges en fer et une gaine en teflon. L'idéal est de se procurer une gaine de teflon.
+
 
−
[[File:Cable-teflon.jpg]]
+
Bastien utilise des gants pour l'aider à propulser son fauteuil. L'idée est ainsi venue de concevoir un gant personnalisé équipé des gaines cousues afin de diriger les fils de nylon.
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 +
Un premier prototype de gant basé sur le modèle des gants de propulsion a été réalisé en amont et a ensuite servi de base de découpe pour notre gant support de gaines.
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[[File:Patron-gant-little.png]]
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 +
Et avec le tracé des gaines qui a été le plus efficace et le gant modifié :
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[[File:Patron-gant-gaine-little.jpg]] -->
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Des tests ont été réalisés sur Bastien avec mise en place du gant et insertion des fils de nylon dans les gaines, et voici donc le schéma mis-à-jour avec le chemin des fils. A l’extrémité du pouce, le fil est attaché par un point de couture : le fil est noué pour faire une boucle (plus on tire sur le fil, plus la boucle se ferme) puis la boucle est cousue par un point de couture.
  
−
==Durée de fabrication du prototype final==
+
[[File:Prototype2B.png]]
  
−
==Journal de bord==
+
Durant le premier test, Bastien a inséré le gant seul, et les fils de nylon ont été actionnés manuellement. Le pouce a bien été rapproché de la main, Bastien avait bien une pince. Cependant, la gaine de téflon est également attirée par la pression exercée. Il a donc été proposé comme solution de bloquer la sortie de la gaine en réalisant un stop-gaine à coudre sur le gant en bordure.
 +
Création d'une pièce pour stopper la gaine et laisser passer le nylon.
  
−
Objectif est d'aider à la pince en rapprochant le pouce des autres doigts de la main.
+
[[File:Arret-de-gaine.jpg|700px]]
−
[[File:Objectif.png]]
+
 
 +
Ensuite il faut coudre le stop-gaine sur le gant.
 +
[[File:Stop-gaine-gant.jpg]]
  
−
Prototype 1 :
+
=== Aparté sur la gaine de teflon ===
−
Placer un fil de nylon afin de rapprocher le pouce de la main en positionnant le fil le long du pouce et qui courre jusqu'au poignée.
+
Nous n'avions pas de gaine suffisamment petite pour accueillir les fils de nylon sous la main, mais nous avions des dérailleurs de vélo. En effet il faut savoir que les dérailleurs de vélo contiennent une gaine en teflon, très résistante et de taille idéale pour notre projet. Ce n'est pas une mince affaire pour les extraire. Il faut couper le plastique autour et tirer avec force pour séparer la gaine du dérailleur de son plastique. Une partie de la gaine de teflon est abimée durant l'opération. Prélevez un morceau sain pour l'insérer dans le gant !
−
[[File:Prototype1.png]]
 
  
−
Prototype 2 :
+
[[File:Cable-teflon.jpg]]
−
Faire courrir le fil de nylon sur le dos de la main afin de dégager le poignée. Car Bastien utilise des gants de protection pour se déplacer en fanteuil.
 
−
[[File:Prototype2.png]]
 
  
−
Les prototypes 1 & 2 nécessitent de fixer les cables à la main. La solution d'un gant a été envisagé afin de coudre des passages de gaines afin de pouvoir y glisser les cables de nylon.
+
===Etape suivante : le circuit électronique ===
 +
Le fil sortant du gant permet d'actionner manuellement la pince de la main. Il s'agit maintenant de réaliser cette action grâce à un moteur déclenché via un circuit électronique.
  
−
====Réalisation du gant ====
+
Nous avions sous la main une main bionique dans laquelle nous avons prélevé ses moteurs linéaires :
 +
[[File:Main-bioniqe-uprecycling.jpg]]
 +
[[File:Moteur-recycle.jpg]]
 +
Mais aussi d'autres moteurs par exemple l'actuonix L12-30-100-6-R.
 +
Ensuite le moteur est actionné par la carte arduino
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Photo du montage :
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[[File:Arduino-moteur-legende-01.png]]
  
−
Bastien utilise des gants pour l'aider à propulser son fanteuil. Cela a donné l'idée de concevoir un gant personnalisé afin de pouvoir y coudre des gaines afin de diriger les fils de nylon.
 
  
−
Un gant a été déjà réalisé et basé sur celui-ci un patron a été fait puis a servi de découpe pour notre gant support de gaines.
+
Les montages réunissant batterie, moteur et carte testées sont ci-dessous. La version miniaturisée sera pour une version plus légère dans le cadre de premier essai réussi.
 +
[[File:522px-Servo-moteur-arduino-normal-legende.png]]
  
−
[[File:Patron-gant-little.png]]
+
Schéma electronique de la carte avec moteur et batterie.
 +
[[File:Schema-electronique-versiongant.jpg]]
 +
 
 +
Code électronique de la carte controlant le servo moteur.
 +
* Le code de la carte nano arduino : [[:File:Version gant.ino]]
  
−
Et avec le tracé des gaines qui ont été le plus efficace et le gant modifié :
+
Le dernier jours de notre Fabrikarium, des batteries de Drone, toutes petites nous ont été prêtés : de 450mAh pour 7.4V contenant 2 cell / 25c / LiPo.
−
[[File:Patron-gant-gaine-little.jpg]]
 
  
−
Des tests ont été réalisé sur Bastien avec mise en place du gant et insertion des fils de nylon dans les gaines, et voici donc le schéma mis-à-jours avec le chemin des fils.
 
−
[[File:Prototype2B.png]]
 
  
−
Création d'une pièce pour stopper la gaine et laisser passer le nylon.
+
[[File:Batterie-drone.jpg]]
−
[[File:Arret-de-gaine.jpg]]
 
  
−
==== Etape suivante : le servo moteur ====
+
Sur les photos du prototype final, vous verrez l'utilisation de ces batteries plutôt que les piles.
  
−
Un test à été réalisé par un membre de l'équipe, où le fil qui sors du gant a été connecté à un servo moteur afin de tester l'efficacité de la force du moteur.
 
  
 
Il apparaît que la force nécessaire doit être beaucoup plus forte que prévue car tout s'étire : le moteur posé sur la peau a tendance à ramener la peau, le fil s'étend, les noeuds s'étirent, bref il y a une perte énorme de poussée.
 
Il apparaît que la force nécessaire doit être beaucoup plus forte que prévue car tout s'étire : le moteur posé sur la peau a tendance à ramener la peau, le fil s'étend, les noeuds s'étirent, bref il y a une perte énorme de poussée.
  
−
Conclusion : il faut poser le moteur qui tirent les fils, non pas sur la peau ou un dispositif accroché à la peau mais sur un support plus rigide et peut être associé au gant afin de prévenir cet étirement naturel.
+
Conclusion : il faut poser le moteur qui tire les fils, non pas sur la peau ou un dispositif accroché à la peau mais sur un support plus rigide et peut être associé au gant afin de prévenir cet étirement naturel.
  
−
=== Prototype 3 ===
+
== Prototype 2 : Exofinger poing américain v1 ==
−
Cette proposition tente de modifier le trajet du nylon afin de diminuer la force du servo moteur pour la préhension finale d'un stylo.
+
'''Principe''' : Le prototype exofinger gant v1 est encombrant. L'idée est de tester avec un moteur plus petit. Qui dit plus petit dit moins de force pour tirer sur le cable de nylon. Dans ce cas il faut réduire la distance entre le moteur et le fil de nylon pour gagner en force. C'est pourquoi il a été décidé de placer le moteur sur les doigts en le posant sur des bagues, tel un poing américain.
  
−
[[File:Prototype3.png]]
+
[[File:Proto-poing-armoricain.jpg]]
−
[[File:Poingt-americain.jpg]]
 
−
[[File:Prototype-bague.jpg]]
 
  
−
=== Prototype 4 ===
+
=== Matériel nécessaire ===
−
Recherche autour d'une solution qui propose non pas de tirer, mais de pousser le pouce grâce à l'aide d'un fil rigide.
+
* Imprimante 3D
−
[[File:Prototype4.png]]
+
* moteur linéaire Actuonix PQ-12-30-12-P
 +
** moteur courant continu
 +
** course : 20 mm
 +
** Force max : 18 N
 +
** vitesse max : 28 mm/s
 +
** Alimentation : 12v/210mA
 +
** seeduino Nano Polulu DRV88-38
 +
* Batterie 450m Ah/7.4V, 2 cell / 25C/ LiPo
 +
* Bouton poussoir
 +
 
 +
=== Principe de fonctionnement ===
 +
Le micro-controleur seeduino Nano commande le moteur linéaire, en lisant l'état d'un interrupteur poussoir, pour tirer ou pousser le cable connecté au pouce. Comme dans ce cas, le moteur est à courant continu, nous utilisons une carte d'interface de puissance Polulu DRV88-38 et le contrôle de position est assuré par le logiciel du micro-controleur.
  
−
=== Programmation servo moteur ===
+
=== Fichiers sources ===
 +
Pour comprendre le système, voici une image légendée.
 +
[[File:Montage-proto2.png]]
 +
* Fichier STL pour impression de la partie bague sur les doigts de la main, solution "poing américain" : [[File:ExoFinger partie main.stl]]
 +
* Fichier STL pour impression de l'orthèse de pouce, solution "poing américain" : [[:File:ExoFinger doigtier.stl]]
 +
Pour la carte nano arduino :
 +
* Programme pour la carte Nano arduino [[:File:version_poing_armoricain.ino]]
 +
Schéma du montage :
 +
[[File:Schema-electronique.jpg]]
  
−
[[File:Montage-servo-moteur-simple.jpg]]
+
=== Vidéo de démonstration  ===
−
[[File:Montage-servo-moteur-special.jpg]]
+
{{#ev:youtube|https://www.youtube.com/watch?v=fl_eLbrBiIY}}
  
−
Les montages réunissant batterie, moteur et carte testées sont ci-dessous. La version miniaturisée sera pour une version plus légère dans le cadre de premier essai réussi.
+
== Prototype 3 non testé ==
  
−
[[File:Servo-moteur-miniaturise.jpg]]
+
Recherche autour d'une solution qui propose non pas de tirer, mais de pousser le pouce grâce à l'aide d'un fil rigide.
−
[[File:Servo-moteur-arduino-normal.jpg]]
+
Devant le succès des prototypes précédents et de leur amélioration, cette piste n'a pas été étudiée. Peut-être avez-vous envie d'en explorer les possibilités de votre côté ?
 +
[[File:Prototype4.png]]
  
−
Schéma electronique de la carte nano avec le moteur et la batterie.
 
  
−
[[File:Schema-electronique.jpg]]
 
 
[[Category:Projets]]
 
[[Category:Projets]]
−
[[Category:En cours]]
+
[[Category:Réalisés]]

Version actuelle datée du 13 juillet 2022 à 13:59

Exofinger : Thumb

Proto-poing-armoricain.jpg

Informations
Description Orthèse de pouce motorisée permettant la préhension d'un objet.


Catégorie Membre supérieur
Etat d'avancement Réalisés
Techniques arduino, couture, moteur
Durée de fabrication de 16 à 32 h
Coût matériel De 50 à 100 euros
Niveau Moyen
Licence by-sa
Date de création 2020-11-03
Équipe
Porteur de projet Bastien Bignier
Contributeurs Sijobert, Roger Pissard, Christophe Braillon, Elvire Pastor, Jérome Choinard, Maïté Vigier
Animateur Clément Trotobas
Fabmanager Bionico
Référent documentation Elisafmfr
Partenaires: INRIA, ArianeGroup
Nom humanlab Humanlab_MHK
Documentation
Statut de la documentation Complète
Relecture de la documentation Non vérifiée


Description du projet

Aide à la pince de la main gauche en rapprochant le pouce du reste des doigts chez une personne qui peut mobiliser son pouce. Orthèse de pouce motorisée permettant la préhension d'un objet.

Objectif.png

Cahier des charges

L'ExoFinger doit être facile à mettre, facile à enlever, ne pas gêner la mise en place du gant de propulsion de fauteuil de Bastien, être confortable et permettre de réaliser les tâches suivantes :

  • saisir une bouteille de 70cl placée sur une table pour la porter à la bouche
  • saisir un stylo placé sur une table, attraper et signer un document placé à côté
  • saisir un verre à pied placé sur une table et le porter à la bouche


FonctionService.png DiagrammeInteracteurs.png

Analyse de l'existant

https://www.youtube.com/watch?v=5GH4wtG1M2c&feature=emb_rel_end

https://www.youtube.com/watch?v=ecN4rNSgjPc

https://www.tendoforpeople.se/tendo

https://www.healtheuropa.eu/tendo-ab-this-is-the-first-exoskeleton-that-makes-sense/100961/

https://www.youtube.com/watch?v=AkdQW0MN_mw

https://drexel.edu/functional-fabrics/research/projects/exo-skin-soft-haptic-exoskeletal-interface/

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnins.2017.00597/full

https://hackaday.io/project/7174-neucuff-a-soft-orthotic-exoskeleton

https://www.thingiverse.com/thing:3910988

https://youtu.be/4vWE3Bn5seU?t=34

https://www.youtube.com/watch?v=TFTNlO2Ov7U

https://link.springer.com/article/10.1186/s12984-019-0633-6

https://youtu.be/BgNpE0LJN5g

https://www.thingiverse.com/thing:2799080

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0193106#pone.0193106.s001

Equipe

Equipe Fabrikarium MHK/ArianeGroup octobre 2020 Photo-team-exofingerThumb.jpg

  • Porteur du projet :

- Bastien Bignier, tétraplégie complète C6, ingénieur méthode ArianeGroup,

  • Concepteurs/contributeurs :

- Roger Pissard, ingénieur de recherche, INRIA

- Christophe Braillon, ingénieur de recherche, INRIA

- Benoît Sijobert, fabmanager, Humanlab Saint Pierre

- Elvire Pastor, ergothérapeute, Humanlab Saint Pierre

- Jérome Choinard, ingénieur méthode, ArianeGroup

- Maïté Vigier, Technicienne HSE, ArianeGroup

  • Animateur (coordinateur du projet)

- Clément Trotobas, doctorant équipe CAMIN, INRIA, étudiant ENS Rennes

- Nicolas Huchet, My Human Kit

  • Fabmanager référent

- Nicolas Huchet, my Human Kit

  • Responsable de documentation

- Elisa de Castro Guerra, Floss Manuals

  • Contributeurs à distance :

- Christine Azevedo, directrice de recherche INRIA équipe CAMIN

- Laurence Boissieux, ingénieur de recherche, INRIA

Lien vers l'album Flickr

https://www.flickr.com/photos/140910832@N06/albums/72157717049716371

Projets de prototypes

  • Prototype 1 : Exoginfer Gant v1

Placer un fil de nylon afin de rapprocher le pouce de la main en positionnant le fil le long du pouce, en le faisant parcourir dans le haut de la paume jusqu'au dos de la main vers le poignet. Prototype2B.png

  • Prototype 2 : Exofinger Poing américain v1

Faire courir le fil de nylon autour de la première phalange des quatre doigts afin de dégager le poignet. Car Bastien utilise des gants de propulsion pour se déplacer en fauteuil. Prototype2.png

Commençons par analyser le prototype 1 qui est le préféré de Bastien en fin de Fabrikarium.

Outils nécessaires

Pour le prototype 1 Exofinger gant v1 :

  • une machine à coudre
  • nécessaire de couture (fil, ciseaux, aiguille...)
  • Imprimante 3D

Pour le prototype 2 Exofinger poing américain v1 :

  • Imprimante 3D

Prototype 1 : Exofinger Gant v1

Principe : Rapprocher le pouce des doigts et aider à tenir la pince grâce à un serrage réalisé par la traction d'un fil de nylon caché dans le gant. Un ServoMoteur vient tirer le fil. Le ServoMoteur est actionné par un bouton déporté actionné par Bastien.

Photo du prototype à l'issue du Fabrikarium. Proto-01-final.jpg Proto01-action.png

Matériel nécessaire

  • une machine à coudre
  • nécessaire de couture (fil, ciseaux, aiguille...)
  • Imprimante 3D
  • tissu 1m
  • velcros
  • un anneau de porte clef
  • gaine de teflon
  • ruban en satin ou morceau de tissu pour tenir les gaines
  • fil de nylon (exemple fil de pêche) de 0,6 mm
  • stop-gaine en impression 3D
  • Moteur linéaire Actuonix l12-30-100-6-r
    • servo-moteur
    • course : 30 mm
    • Force max : 42 N
    • Vitesse max : 13 mm/s
    • Alimentation : 6v/460mA
    • Un micro-controleur seeduino Nano
  • Batterie 450m Ah/7.4V, 2 cell / 25C/ LiPo
  • Bouton poussoir

Principe de fonctionnement de la carte Arduino Nano

Le controleur du moteur est constitué d'un micro-controleur seeduino Nano, un clone de Arduino Nano, qui commande le moteur linéaire, en lisant l'état d'un interrupteur.

Fichiers sources

L'élaboration de ce prototype a nécessité :

  • la création du gant en tissu
  • le programme et le montage électronique pour contrôler le moteur.

Réalisation du gant

Bastien utilise des gants de propulsion pour déplacer son fauteuil roulant. Il les apprécies car c'est léger, peu encombrant et discret. C'est ainsi que nous avons eu l'idée de cacher le système de guides en nylon dans un gant. Les guides rapprochent ainsi le pouce de la main grâce à un moteur. Ce surgant ne doit pas gêner le port des gants de propulsions. Nous l'avons réalisé sur mesure.

Découpe des morceaux patronés dans le tissu sélectionné. Il y a le gant, la partie du pouce et de la sangle pour tenir une boucle qui permettra d'insérer et de serrer le gant. Il y aura également des velcros et du ruban en satin afin de fixer les gaines au gant. Les velcros servent à fermer le gant sur la main de Bastien. Bastien parvient à s'aider de l'anneau pour enfiler le gant et fermer les velcros. Le patron : V2Pattern.jpg Découpé dans le tissu : Gant-01.jpg

Pour la durabilité du gant, n'oubliez pas de surfiler le tissu. Ensuite la sangle a été cousue afin de placer l'anneau. Autour du pouce vous voyez en jaune les marges de couture pour positionner et coudre le pouce. Les velcros ont été cousus dans un second temps. La ligne jaune tracée sur la paume marque le placement de la gaine dans laquelle sera insérée le fil de nylon. Il y a également une gaine (plus souple) au niveau du pouce. Gant-02.jpg


Des tests ont été réalisés sur Bastien avec mise en place du gant et insertion des fils de nylon dans les gaines, et voici donc le schéma mis-à-jour avec le chemin des fils. A l’extrémité du pouce, le fil est attaché par un point de couture : le fil est noué pour faire une boucle (plus on tire sur le fil, plus la boucle se ferme) puis la boucle est cousue par un point de couture.

Prototype2B.png

Durant le premier test, Bastien a inséré le gant seul, et les fils de nylon ont été actionnés manuellement. Le pouce a bien été rapproché de la main, Bastien avait bien une pince. Cependant, la gaine de téflon est également attirée par la pression exercée. Il a donc été proposé comme solution de bloquer la sortie de la gaine en réalisant un stop-gaine à coudre sur le gant en bordure. Création d'une pièce pour stopper la gaine et laisser passer le nylon.

Arret-de-gaine.jpg

Ensuite il faut coudre le stop-gaine sur le gant. Stop-gaine-gant.jpg

Aparté sur la gaine de teflon

Nous n'avions pas de gaine suffisamment petite pour accueillir les fils de nylon sous la main, mais nous avions des dérailleurs de vélo. En effet il faut savoir que les dérailleurs de vélo contiennent une gaine en teflon, très résistante et de taille idéale pour notre projet. Ce n'est pas une mince affaire pour les extraire. Il faut couper le plastique autour et tirer avec force pour séparer la gaine du dérailleur de son plastique. Une partie de la gaine de teflon est abimée durant l'opération. Prélevez un morceau sain pour l'insérer dans le gant !

Cable-teflon.jpg

Etape suivante : le circuit électronique

Le fil sortant du gant permet d'actionner manuellement la pince de la main. Il s'agit maintenant de réaliser cette action grâce à un moteur déclenché via un circuit électronique.

Nous avions sous la main une main bionique dans laquelle nous avons prélevé ses moteurs linéaires : Main-bioniqe-uprecycling.jpg Moteur-recycle.jpg Mais aussi d'autres moteurs par exemple l'actuonix L12-30-100-6-R. Ensuite le moteur est actionné par la carte arduino Photo du montage : Arduino-moteur-legende-01.png


Les montages réunissant batterie, moteur et carte testées sont ci-dessous. La version miniaturisée sera pour une version plus légère dans le cadre de premier essai réussi. 522px-Servo-moteur-arduino-normal-legende.png

Schéma electronique de la carte avec moteur et batterie. Schema-electronique-versiongant.jpg

Code électronique de la carte controlant le servo moteur.

Le dernier jours de notre Fabrikarium, des batteries de Drone, toutes petites nous ont été prêtés : de 450mAh pour 7.4V contenant 2 cell / 25c / LiPo.


Batterie-drone.jpg

Sur les photos du prototype final, vous verrez l'utilisation de ces batteries plutôt que les piles.


Il apparaît que la force nécessaire doit être beaucoup plus forte que prévue car tout s'étire : le moteur posé sur la peau a tendance à ramener la peau, le fil s'étend, les noeuds s'étirent, bref il y a une perte énorme de poussée.

Conclusion : il faut poser le moteur qui tire les fils, non pas sur la peau ou un dispositif accroché à la peau mais sur un support plus rigide et peut être associé au gant afin de prévenir cet étirement naturel.

Prototype 2 : Exofinger poing américain v1

Principe : Le prototype exofinger gant v1 est encombrant. L'idée est de tester avec un moteur plus petit. Qui dit plus petit dit moins de force pour tirer sur le cable de nylon. Dans ce cas il faut réduire la distance entre le moteur et le fil de nylon pour gagner en force. C'est pourquoi il a été décidé de placer le moteur sur les doigts en le posant sur des bagues, tel un poing américain.

Proto-poing-armoricain.jpg

Matériel nécessaire

  • Imprimante 3D
  • moteur linéaire Actuonix PQ-12-30-12-P
    • moteur courant continu
    • course : 20 mm
    • Force max : 18 N
    • vitesse max : 28 mm/s
    • Alimentation : 12v/210mA
    • seeduino Nano Polulu DRV88-38
  • Batterie 450m Ah/7.4V, 2 cell / 25C/ LiPo
  • Bouton poussoir

Principe de fonctionnement

Le micro-controleur seeduino Nano commande le moteur linéaire, en lisant l'état d'un interrupteur poussoir, pour tirer ou pousser le cable connecté au pouce. Comme dans ce cas, le moteur est à courant continu, nous utilisons une carte d'interface de puissance Polulu DRV88-38 et le contrôle de position est assuré par le logiciel du micro-controleur.

Fichiers sources

Pour comprendre le système, voici une image légendée. Montage-proto2.png

Pour la carte nano arduino :

Schéma du montage : Schema-electronique.jpg

Vidéo de démonstration

Prototype 3 non testé

Recherche autour d'une solution qui propose non pas de tirer, mais de pousser le pouce grâce à l'aide d'un fil rigide. Devant le succès des prototypes précédents et de leur amélioration, cette piste n'a pas été étudiée. Peut-être avez-vous envie d'en explorer les possibilités de votre côté ? Prototype4.png

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