Projets:Appui-tete motorisé

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Description du projet

Créer un support à bas-coût permettant de soutenir et faire pivoter la tête d’une personne dont l’insuffisance musculaire au niveau du cou ne lui permet ni un soutien ni une rotation naturelle de gauche à droite (la rotation n’étant pas impossible articulairement mais uniquement musculairement). Mathilde ne souhaite pas un énième bouton de télécommande pour le contrôle de cette fonctionnalité car elle en a déjà beaucoup et ne peut pas toujours y accéder selon les circonstances.

Cahier des charges

Analyse de l'existant

Equipe (Porteur de projet et contributeurs)

  • Porteurs du projet :

Mathilde Fuchs

  • Concepteurs/contributeurs :

Philippe Pacotte, Stéphane Godin, André Bécot, Jean-Pierre Legrand, Yves Le Chevalier, Christian Fromentin, Danke, Francis Esnault, Jean-François Duguest, Brice Besançon, Yohann Véron,

  • Animateur (coordinateur du projet)

Delphine Bézier

  • Fabmanager référent

Delphine Bézier

  • Responsable de documentation

Matériel nécessaire

Outils nécessaires

Coût

Délai estimé

Fichiers source

Etapes de fabrication pas à pas

Étape 1 - Vue légendée du prototype final

Vue legendee.png

Vue legendee2.png

Étape 2 - Fabrication de la pièce de liaison entre rail et support réglable de l'appui-tête du fauteuil

La pièce de liaison entre le rail et le support réglable de l'appui-tête fixé sur le fauteuil a été réalisé à partir de trois fers plats soudés entre eux. Se référer au fichier "piece entre rail et fauteuil.stl"

File:support entre rail et fauteuil.stl

Piece entre rail et fauteuil.png

Cotes piece liaison rail support appui-tete.png

Étape 3 - Fabrication du rail

Pour fabriquer le rail , prendre la plaque d'aluminium 4G (voir image pour les côtes) et ajuster la courbe à la ceintreuse comme sur le fichier STL. IL est éventuellement possible de faire un gabarit en carton ou imprimé en 3D pour vérifier et ajuster la courbe.

Voir la manipulation en vidéo ici :

https://youtu.be/oLzzKH7SkhM

https://youtu.be/36KCF7G6KE4

https://youtu.be/mCTa5f2ztH4

Percer ensuite des trous et les filter pour les butées de fin de course dont la position est à ajuster selon le degré de mouvement voulu ou l'angle de rotation de la tête qui doit rester confortable pour l'usager

File:rail.stl

Dimensions rail.png

Rail ceintreuse.png

Étape 4 - Fabrication de la rotule

En fonction de l’appui-tête de la personne, il faudra ajuster la taille de la rotule. Si le modèle correspond à celui-ci rapprochez-vous d’un tourneur pour la réaliser en aluminium 4G suivant le modèle STL (rotule.stl) . Il faudra ensuite la percer et filter (pour une vis CHc-M5X15)pour permettre sa fixation. Attention ajout d’un ergo en acier sur l’embase de la rotule parallèle à la vis et qui va également sur le sur le support de la rotule pour éviter que la rotule tourne sur elle-même.

File:rotule model.stl

Rotule 1.png

Usinage rotule.jpg

Rotule usinee.jpg

Étape 5 - Fabrication de la plaque de fixation de la rotule et des galets

Fabriquer la plaque de fixation de la rotule avec une plieuse en se basant sur le fichier plaquerotule.stl.

Fabriquer les 4 galets (galets à réa de 5mm -le creux intérieur en largeur, et l’épaulement du réa de 2.5mm) Tourner en pom C (pom C=matériau plastique) les 4 galets de diamètre extérieur 15mm et 10mm en diamètre intérieur et les aléser pour les roulements qui viennent se loger aux deux extrémités.

File:galet_perce.stl File:plaquerotule.stl

Galets.png

Plaque rotule.png

Étape 6 - Impression des pièces en 3D (faire simulation temps d'impression dans Cura)

Imprimer l’ensemble des pièces situées dans le dossier « STL/A imprimer »

  • Matériau du filament : de préférence ABS ou PLA
  • Paramétrage sur Cura : Densité : 90 % de remplissage, qualité 0.2.

Il s'agit d'imprimer les butées, le support moteur, le support à capteur de fin de course et le capot protecteur

File:butees.stl

File:capot.stl

File:support_capteurs_fin_course.stl

File:support_moteur.stl

Support moteur.png

Butees.png

Capot brosse.jpg

Support capteurs fin course.png

Étape 7 - Réalisation du circuit électronique

Composants nécessaires:


  • Arduino-NANO
  • resistance-1K
  • micro-switch
  • nema17-42SHD0228
  • veroboard
  • batterie-12V
  • carte-big-easy-driver

___________________________________

  • PCB (auquel il faut ajouter le circuit on/off )
  • Fichier arduino (code)

Réaliser ou faire fabriquer le circuit imprimé en vous référant au schema et PCB (Appuiteteschemav1.2.jpg, appui-tete-PCBv1.2.png) ci-dessous.

Téléverser le code sur la carte Arduino. 

#include "cli.h"
#include "config.h"


#include "command.h"


// task definition for periodic scheduling 1ms
//void motorControl(Task* me);
//Task schedule (1, motorControl);



void setup() {

  // intialize command
  cli_open ();
  
  // initialize motor
  load_config ();
  get_stepper()->setMaxSpeed (get_speed());
  get_stepper()->setAcceleration (get_accel());
  // initialize led
  pinMode(LED, OUTPUT);
  digitalWrite (LED, LOW);

  // initialize buttons
  pinMode(BTN_RIGHT, INPUT);
  pinMode(BTN_LEFT, INPUT);

  // stepper microstep
  pinMode (MOTOR_MS1, OUTPUT),
  pinMode (MOTOR_MS2, OUTPUT);
  digitalWrite (MOTOR_MS1, LOW); // todo place config in config.h
  digitalWrite (MOTOR_MS2, LOW);

  //endstop
  pinMode (ENDSTOP_LEFT, INPUT),
  pinMode (ENDSTOP_RIGHT, INPUT);
  
  
  // run scheduler
  //SoftTimer.add(&schedule);

}

// function :SensorLeft
//
// Description :
// return te logic state of the left sensor
//
// Return :
// true if the left sensor is active. Otherwise false
boolean SensorLeft ()
{
  if (get_force_left () > 0)
    return (true);
  return (digitalRead (BTN_LEFT)== BTN_LEFT_ACTIVE_STATE ? true : false);
}

// function :SensorRight
//
// Description :
// return te logic state of the right sensor
//
// Return :
// true if the right sensor is active. Otherwise false
boolean SensorRight()
{
  if (get_force_right () > 0)
    return (true);
  return (digitalRead (BTN_RIGHT) == BTN_RIGHT_ACTIVE_STATE ? true : false);
}

// function :EndStopLeft
//
// Description :
// return the logic state of the left endstop sensor
//
// Return :
// true if the left endstop is active. Otherwise false
boolean EndStopLeft ()
{
  return (digitalRead (ENDSTOP_LEFT) == ENDSTOP_LEFT_STATE ? true : false); 
}

// function :EndStopRight
//
// Description :
// return the logic state of the right endstop sensor
//
// Return :
// true if the right endstop is active. Otherwise false
boolean EndStopRight ()
{
  return (digitalRead (ENDSTOP_RIGHT) == ENDSTOP_RIGHT_STATE ?  true : false); 
}

int RIGHT_MOVE = 1;
int LEFT_MOVE = -1;
int STOP_MOVE = 0;

//void turnOn(Task* me)
//{

//}


// Function: motorControl
//
// Description :
// The function is called every 1 ms. check command sensor and enstop and control the motor
//
// 
//void motorControl(Task* me)
void loop ()
{
  AccelStepper *pstepper = get_stepper ();
  
  // put your main code here, to run repeatedly:

  int step = 0;
  // decide move
  int move = STOP_MOVE;

  boolean right = SensorRight ();
  boolean left = SensorLeft ();
  
  boolean endl = EndStopLeft ();
  boolean endr = EndStopRight ();

 
  
 if (endr || endl)
  digitalWrite (LED, HIGH);
  else
  digitalWrite (LED,LOW);
 
 //endr = false;
 //endl=false;
  if (right == left)
  {
    move = STOP_MOVE;
    
    //digitalWrite(LED, LOW);
  }
  else if (right==true)
  {
    if (endr)
    {
      move=STOP_MOVE;
    }
    else
    {
      move = RIGHT_MOVE;
      pstepper->move (20000);
      //digitalWrite(LED, HIGH);
    }
  }
  else if (left == true)
  {
    if (endl)
    {
      move=STOP_MOVE;
    }
    else
    {
      move = LEFT_MOVE;
      pstepper->move(-20000);
      //digitalWrite(LED, HIGH);
    }
  }

  // motor control
  if (move != STOP_MOVE)
  {
    pstepper->run();
  }
  else
  {
    //stepper1.disableOutputs();
    pstepper->setSpeed(0);
    pstepper->setCurrentPosition (0);
  }

  // process command
   CLI.process();
}

La carte arduino est alimentée en 5V depuis la sortie 5V de la carte easy driver. Raccorder le 24V du PCB aux batteries du fauteuil (voir Schema_batterie.jpg).

Ajouter le circuit interrupteur ON/OFF led en image ci-contre afin de pouvoir éteindre le dispositif et ne pas consommer de batterie pour rien :)

Durée de fabrication du prototype final

Journal de bord

Date: xx/xx/2020

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