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Fabrikarium 2016

Bionico

5 Emboîture : conception d’une prise rapide de poignée

Un atelier de R&D s’est déroulé pour travailler sur la confection d’une prothèse de main à partir de matériaux accessibles : voir medias/10_support_main/01_realisation_prothese pour toutes les photos et vidéos sur la R&D.

Deux modèles de prise rapide ont été prototypés.
5.1 Objectifs

L’objectif est de prototyper un système mécanique qui permet :

    d’adapter plusieurs types de mains ou d’outils sur une seule emboîture,
    de pouvoir régler la rotation de la main dans différentes positions,
    de bloquer la main ou l’outil dans une position donnée,
    d’avoir une base qu’on puisse adapter sur n’importe quelle emboîture,
    d’avoir un système le plus fin possible en épaisseur pour raccourcir la distance entre l’extrémité du moignon et la base de la main.

5.2 Solution proposée

La solution proposée est un assemblage de deux pièces :

    au niveau de l’emboîture : adaptation d’un “cueille pomme” avec trois pattes thermoformables permettant de se fixer sur n’importe quel emboîture,
    au niveau de la rotation du poignée : deux pièces crantées cylindriques (côté emboîture / côté main) qui s’accouplent dans différentes position.

Pour un des prototype, le blocage de ces deux pièces est réalisé par un système de levier à biellette mais il peut enccore être renforcé et optimisé.

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Du côté main, il faut prévoir suffisamment d’épaisseur pour visser le système. Deux plaques ont été imprimées à cet effet pour la fixation d’une des mains réalisées lors du Fabrikarium.

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5.3 Fabrication

Les pièces sont été modélisées avec le logiciel Catia, puis imprimées en ABS.

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5.4 Les prototypes

Deux prototypes fonctionnels sont finalement réalisés :

    le premier, qui a été fixé sur le moignon court de Sylvie, ne comporte pas de système de blocage

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    Le second a pu être être adapté sur le moignon long de Nicolas est complètement fonctionnel bien que fragile

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5.5 Problèmes rencontrés / améliorations possibles

Voici la liste des améliorations possibles et envisagées :

    les pattes du cueille pomme en abs sont difficilement thermoformables (le pla n’étant pas envisageable car trop fragile) on peut envisager de les réaliser à partir de plaque ou de tube d’un plastique plus standard (PVC)
    par rapport au fichier : redimensionner le levier de fixation pour qu’il soit plus solide
    améliorer le système de cran et son ajustage
    exploration de la piste d’un mécanisme de réglage conique pour augmenter la surface de contact, abandonné car trop compliqué.

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    mettre au point un système de réglage et de blocage qui soit déporté sur le côté et pas sur le dessus ou autour. La solution a été dessinée mais n’a pas pu être testée. En plus des parties solidaires de la main et du moignon, une troisième partie mobile (en bleu sur le schéma) permettrait de dissocier la fixation du système d’indexage en rotation.

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6 Améliorations
6.1 Toucher conducteur pour les smartphones
Pour pouvoir utiliser un smartphone, il faut une surface conductrice et capacitive. Le corps humain a un effet capacitif pour lequel les écrans des téléphones tactiles ont été étalonnés. Le dispositif s’appuiera donc sur le corps pour relayer au doigt de la prothèse le courant capacitif, en utilisant une peinture conductrice sur le doigt, reliée à une zone du corps par contact électrique.

La video suivante montre l’application d’une peinture conductrice sur le doigt de la main mécanisée.
7 Savoir-faire techniques

Cette rubrique reprend quelques techniques à s’approprier pour devenir un parfait bricoleur ou maker de la Bionicohand.
7.1 Brasure et soudure
Il y a quelques astuces et notions utiles à connaître pour réaliser une belle brasure en électronique. Dans le langage courant, le terme “soudure” est souvent utilisé, le terme correct est “brasure”.

Il se fait que l’objectif est le même, celui de souder deux éléments électroniques ensemble, dans le sens de les “assembler”.

En réalité, si le résultat escompté est le même, c’est le procédé qui est différent. La soudure conduit à chauffer les éléments jusqu’à leur température de fusion, tandis que le brasage ne doit pas l’atteindre, pourvu qu’il chauffe suffisamment les éléments pour qu’un échange de matière puisse avoir lieu. Cette opération peut se faire au moyen d’un métal d’apport, souvent un fil d’étain. La page Wikipedia sur le brasage permet d’aller plus loin dans les détails.

Pour ce qui est de la pratique, en électronique, pour souder (assembler) un composant sur une carte, il faut toujours commencer par les composants les moins hauts, de sorte à ne pas être gênés par la suite pour installer les composants les plus petits.

Les étapes pour la chauffe sont :

    régler la température dans le cas d’un fer réglable (ex: 350°C sur le cadran de notre appareil, attention c’est chaud !)
    nettoyer la patte du fer sur l’éponge métallique
    chauffer l’emplacement sur le circuit
    appliquer le fil d’étain, et l’avancer progressivement pour le faire fondre et déposer de la matière
    retirer l’étain, puis le fer, l’opération dure 1 à 3 secondes maximum

Une belle brasure aura un aspect tout lisse, qui assure une bonne conductivité, c’est l’effet recherché. Une brasure avec des aspérités ne sera pas de bonne qualité.

En guise d’exemple, se reporter à la video pour la soudure du circuit pour le régulateur de tension.

En cas de besoin, il est possible de dessouder, en faisant fondre la soudure.

Pour cela, il faut utiliser une tresse à dessouder (en cuivre), qui absorbe par capillarité l’étain lorsqu’il est chauffé pour être fondu, c’est ce qui illustré à l’image suivante, lors de la connexion des branchements au circuit PCB :

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8 Retours d’expérience: Généralités

    La documentation telle qu’elle est s’adresse à des connaisseurs, il y a besoin d’une documentation pas à pas pour la rendre plus accessible.

    L’idéal serait un montage de type jeu à construire ou meuble à assembler, avec la présentation de chaque pièce avant chacune des étapes, puis la réalisation de l’étape en question.

    Il est à noter que c’est déjà existant pour le montage de la main et des doigts sur le projet exiii HACKberry qui a été mis à jour récemment. Les montages électriques sont par contre mieux détaillés sur le tutoriel My Human Kit.

    Dans tout les cas, il faudra certainement avoir le goût du bricolage, et il sera bon de se faire aider par quelqu’un de plus averti si nécessaire, ce qui s’avérera conduire à une véritable aventure humaine. Une piste pour ceux qui n’auraient pas de contacts en vue: se renseigner auprès des Fab labs du coin…
    Il est dommage que les participants n’ait pas eu un plus large accès à la documentation actuelle. Cela aurait permis d’être plus efficace pendant le montage mais surtout de pouvoir faire la critique de la documentation actuelle et l’améliorer. Sans instructions de montage, les participants se sont beaucoup servi de la main déjà montée.
    Pour le montage des pièces conçues en impression 3D, il serait bon d’identifier chacune des pièces à monter, en le gravant sur la pièce. Puisque ce sera à éviter du côté visible pour des raisons évidentes d’esthétisme, le défi est de parvenir à graver l’identifiant sans gène mécanique du côté impliqué dans le montage.
    Pour les pièces de montage (visseries, entretoises, composants, circuits, moteurs, …), il serait judicieux de les caractériser exactement (référence, grandeurs physiques, caractéristiques spécifiques)

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