Prothèse à ouverture volontaire

Imprimer

Les préhenseurs sous-actionnés permettent de saisir une grande variété d'objets grâce à leur capacité à s'adapter parfaitement à leurs formes. Ces mécanismes, par leur définition, ne nécessite qu'un nombre très réduit d'actionneurs et sont, de ce fait, plus légers. Ces deux avantages font des préhenseurs sous-actionnés des remplaçants tout désignés aux prothèses de mains conventionnelles.

Main à tendons

L'application des différents principes du sous-actionnement a permis la création d'une main à tendons auto-adaptive. À l'image de la main humaine, les doigts possèdent trois phalanges reliées entre-elles par des articulations cylindriques. Un mécanisme à tendons permet la fermeture des doigts dans un mouvement naturel. Chacun des doigts possède un seul actionneur pour trois degrés de liberté (ddl). Ceux-ci sont donc sous-actionnés et obtiennent par le fait même une capacité d'adaptabilité. On ajoute un quatrième degré de liberté au pouce afin de reproduire plus fidèlement le comportement de la main humaine. Un mécanisme différentiel relie les doigts et le pouce entre eux permettant leur fermeture sous l'effet d'une seule et unique force. Le sous-actionnement se retouve donc aussi entre les doigts. La main entière compte un total de 17 ddl pour un seul actionneur. On obtient ainsi un mécanisme léger et extrêmement simple à utiliser. Par l'application d'une tension sur le câble moteur, la main se referme sur l'objet dans un mouvement naturel, et ce, peu importe sa forme. Des ressorts internes assurent un retour des doigts en position initiale en absence de tension dans le câble.

Une modélisation a permis d'optimiser les différents paramètres de design, puis un modèle CAO, présenté à la figure 1, a été réalisé. Un premier prototype a été construit au laboratoire par prototypage rapide. Celui-ci est montré à la figure 2.

Fig. 1 : Modèle CAO de la main à tendons.

Fig. 2 : Prototype réalisé.

Photos diverses

Vous trouverez ci-dessous quelques photos de la main à tendons. Cliquez sur les images pour les agrandir.

     
   

Séquence vidéo

La main à tendons permet la prise d'objets de forme et de textures différentes. La séquence vidéo suivante montre quelques-unes des prises réalisées.

Main à tendons Séquence illustrant le fonctionnement de la main à tendons, dont la prise d'objets divers. Format : mpg    Durée : 46 s    Grosseur : 11,1 Mb

Prothèse

À la suite du succès rencontré avec la version précédente de la main à tendons, le projet est maintenant orienté vers la création d'une prothèse de main pouvant satisfaire les besoins d'une personne ayant subit une amputation. Cette deuxième version est mue par la force corporelle de l'usager. Un harnais dorsal, semblable à celui utilisé par les amputés, a été construit en partenariat avec les intervenants de l'Institut en réadaptation en déficience physique de Québec (IRDPQ). Celui-ci est constitué d'une boucle en huit et permet de transférer vers la prothèse un mouvement produit par les épaules de l'usager. Une force pouvant atteindre 90 Newton peut ainsi être appliquée par un homme de force moyenne.

Contrairement à la version précédente, la prothèse démontrée à la figure 3 est à ouverture volontaire. Un ressort interne maintient la main en prise pincée puis, l'application d'une force externe permet l'ouverture de la main dans un mouvement naturel. Ce comportement facilite la tâche de l'utilisateur en lui permettant d'actionner sa prothèse seulement au moment de l'ouvrir. Il n'est donc pas nécessaire que celui-ci fournisse une force constante pour maintenir l'objet en place.

Fig. 3 : Modèle CAO de la prothèse.

Fig. 4 : Prototype réalisé.

Photos diverses

Vous trouverez ci-dessous quelques photos de la prothèse. Cliquez sur les images pour les agrandir.

     

Séquences vidéo

Les séquences vidéo suivantes montrent le fonctionnement de la prothèse et du harnais ainsi que quelques-unes des prises réalisées.

Installation de la prothèse Séquence démontrant l'installation de la prothèse à ouverture volontaire, pour être utilisée par un harnais. Format : mpg    Durée : 54 s    Grosseur : 11,0 Mb

Utilisation de la prothèse Séquence illustrant différentes prises réalisables par la prothèse à ouverture volontaire. Format : mpg    Durée : 1 min 07 s    Grosseur : 11,6 Mb

Bref...

L'utilisation du sous-actionnement à l'intérieur d'une prothèse est un élément innovateur et introduit de toutes nouvelles possibilités. Celui-ci permettra d'augmenter de façon importante les performances des prothèses de mains par rapport aux prothèses conventionelles qui ne possèdent souvent qu'un seul ddl et sont très peu flexibles. La variété d'objets pouvant être saisit avec cette prothèse et le mouvement naturel obtenu lui confère un avantage certain face à ses concurrentes.