Sites


Fabrikarium 2016

Projet 2 : Prototypes de mains avec système mécanique

Deux groupes de participants se sont concentrés sur la conception de prototypes de mains à base de systèmes mécaniques, afin de permettre d'actionner l'ouverture et la fermeture des doigts, et d'attraper un objet. L'équipe Shiva avait emmené deux modèles de mains articulées en bois, une main et une pince de crabe, pour illustrer le propos de l'exercice (les deux systèmes sont visibles sur les photos ci-dessus).

A l'issue de la session brainsorming, les deux groupes se sont repartis autour de la conception de 3 prototypes :

  • Une main "pince de crabe"
  • Une main "pince plate"
  • Une main avec système de câbles pour l'articulation des doigts

Main "pince de crabe"

Le principe de ce prototype est d'émuler un système de préhension comme celui de la pince de crabe illustrée sur la première photo ci-dessous. Une action ouvre la pince, par défaut fermée, puis elle se referme ensuite toute seule. Un système de câble rattaché à un harnais permet d'actionner l'ouverture en effectuant des mouvements de l'épaule opposée à la pince.

Après avoir réfléchi sur la forme et le mécanisme, le groupe de travail s'est mis d'accord sur la construction d'un prototype constitué de deux parties : un squelette interne pour la structure et le système mécanique, et une coque externe pour l'aspect esthétique. Les deux parties ont été pensées afin de minimiser le poids à soutenir.

Matériel et fabrication du squelette interne de la pince

Pour la fabrication du squelette interne de la pince, le choix du matériau s'est orienté vers un bois contre-plaqué de diamètre 5mm. Les différentes pièces ont été modélisées dans un premier temps, puis préparées à l'aide d'une découpeuse laser. Elles sont ensuite assemblées et collées pour former le squelette. Des clés d'assemblage sont utilisées pour la mobilité de la partie supérieure.

Le plan des différentes parties du squelette interne de la pince est disponible au format svg, et téléchargeable en suivant ce lien.

Les photos ci-dessous illustrent différentes étapes de la fabrication du squelette interne.

Matériel et fabrication de la coque externe de la pince

Pour la coque externe de la pince, le choix du matériau de fabrication s'est porté sur le carton, très léger et facile à travailler. Les photos ci-dessous illustrent les étapes de construction, de la découpe à l'assemblage.

Perspectives

A la fin du hackathon, Nicolas a testé et approuvé le prototype. Sur les photos ci-dessous, on voit le câble (rouge) du harnais qui descend le long de son bras droit, et le harnais fixé sur son épaule gauche.

Il n'y a malheureusement pas la photo, mais lors de la cérémonie de cloture de l'événement, Nicolas a porté le prototype complet avec la coque externe et démontré qu'il était fonctionnel. Le prototype a permis de valider les idées développées par le groupe de travail, et permettront de continuer l'exploration de systèmes de prothèse "pince de crabe".

Main "pince plate"

En parallèle du premier prototype de système mécanique "pince de crabe", la conception d'un deuxième système mécanique de "pince" a été étudiée : une "pince plate". Ce prototype a été réalisé dans le but de fonctionner avec le système de fixation main/emboiture dévellopé par le premier groupe de travail (le projet #1 présenté plus haut).

Matériau et fabrication

Le choix du matériau s'est porté sur le bois contre-plaqué, et les pièces ont été produites à l'aide d'une découpeuse laser.

Le plan des différentes parties composant la "pince plate" mécanique est disponible au format svg, et téléchargeable en suivant ce lien.

Matériel et fabrication

Afin de simplifier la construction, l'idée retenue a été de construire les doigts et la main à partir de lamelles de contre-plaqué de différentes épaisseurs (3mm pour les parties structurelles et 5 mm pour l'espacement entre les doigts).

Pour les jointures, il était trop compliqué d'utiliser des écrous et boulons à cause des contraintes d'espacement et de frottements, ce qui a orienté le choix vers des manchons cylindriques de la même dimension que la largeur des doigts.

Des entretoises sont maintenues en place par les manchons cylindriques, afin de permettre aux câbles de circuler doucement dans les doigts sans se casser.

Perspectives

L'exercice autour de ce projet s'est révélé être assez complexe dans le temps imparti. Malgré tout, l'équipe est arrivée à construire un squelette de prototype afin de valider une bonne partie du concept.

L'état final du prototype paraît prometteur et donne envie de poursuivre l'aventure pour le voir achevé.

Main avec système de câbles pour l'articulation des doigts

L'objectif de ce groupe de travail était de concevoir un prototype de mains avec des doigts articulés par un système mécanique. Plusieurs solutions ont été envisagées mais la plupart trop difficiles à réaliser dans le temps imparti.

Après concertation, le groupe s'est recentré sur la conception d'un prototype avec 4 doigts articulables (pouce au repos), constitué d'un squelette et d'un système mécanique articulés par des câbles.

Matériel et fabrication

Afin de simplifier la construction, l'idée retenue a été de construire les doigts et la main à partir de lamelles de contre-plaqué de différentes épaisseurs (3mm pour les parties structurelles et 5 mm pour l'espacement entre les doigts).

Pour les jointures, il était trop compliqué d'utiliser des écrous et boulons à cause des contraintes d'espacement et de frottements, ce qui a orienté le choix vers des manchons cylindriques de la même dimension que la largeur des doigts.

Des entretoises sont maintenues en place par les manchons cylindriques, afin de permettre aux câbles de circuler doucement dans les doigts sans se casser.

Perspectives

L'exercice autour de ce projet s'est révélé être assez complexe dans le temps imparti. Malgré tout, l'équipe est arrivée à construire un squelette de prototype afin de valider une bonne partie du concept.

L'état final du prototype paraît prometteur et donne envie de poursuivre l'aventure pour le voir achevé.

Il y a une erreur de communication avec le serveur Booktype. Nous ne savons pas actuellement où est le problème.

Vous devriez rafraîchir la page.