Main Exiii avec 2 capteurs musculaires + rotation du pouce

 
Tutoriel
Modification de la main Exiii afin de contrôler l'ouverture et la fermeture à l'aide de 2 capteurs musculaires
  • Difficulté : Difficile
  • Durée réalisation : 2 jours
  • Budget : 80 euros
 

Hackberry Hand update 10/2016

Modification de la main Hacberry par intégration d'un 2 ème capteur musculaire permettant à l'utilisateur de contrôler ouverture et fermeture de la main. Une co-contraction permet la rotation du pouce.

 

Avant propos

Pour la fabrication totale de la main Exiii, merci de vous référer au tutoriel de fabrication ICI

Cette version documentée de la main Exiii propose une main robotisée contrôlée par différents types de capteurs musculaires:
– 1 capteur Myoware (peu chère, disponible sur internet, mais difficile à utiliser)
OU
– 1 capteur Ottobock déjà intégré dans mon emboîture (Onéreux, réservé aux mais très fiable en ce qui concerne le contrôle)

Ce tutoriel concerne les modifications apportées afin de pouvoir contrôler l’ouverture et la fermeture de la main à l’aide de 2 capteurs musculaires.
Ces modifications ont été effectuées durant le Fabrikarium entre My Human Kit et Airbus Mission Handicap du 19 au 21 octobre 2016 au lycée Airbus, à Toulouse.

Une documentation complète des travaux réalisé durant le Fabrikarium a été réalisé par l’équipe de Floss Manual (merci à eux), elle est disponible ICI

 

Problème/Solution

Généralement, une myo-prothèse est commandée par 2 capteurs musculaires situés sur l’avant-bras opposé l’un à l’autre de manière à pouvoir contrôler l’ouverture et la fermeture de la main.

Suivant les personnes, leur habilité à contracter 2 muscles bien distincts et la longueur de leur membre résiduel (moignon), le contrôle d’une myo-prothèse est différent. Certaines seront équipées d’une myo-prothèse avec 2 capteurs, d’autres prothèses seront équipés d’un seul capteur qui ouvrira la main lors de la contraction du muscle. Lorsque le muscle est relâché, la main se ferme automatiquement de manière à ne pas avoir à forcer pour fermer la main.

C’est de cette manière que fonctionne la main Exiii documentée.

OBJECTIF:

Commander l’ouverture et la fermeture dans le but d’avoir un contrôle totale sur la main.

PROBLEMES:

  • l’ouverture est contrôlable par l’utilisateur, pas la fermeture
  • La main ne peut être stoppée dans une position
  • Impossible de contrôler la vitesse d’ouverture/fermeture

SOLUTION:

  • Rajouter un 2 eme capteur pour contrôler la fermeture

Après quelques échanges avec l’équipe d’Exiii sur leur forum (PCB for 2 sensors), nous sommes arrivé à la solution de modifier le PCB qu’ils ont modifié à distance et mis en ligne.

 

TO DO/A FAIRE

  • Modifier le PCB permettant d’intégrer un 2 ème capteur
  • Intégrer un 2 ème capteur
  • Modifier la transmission du signal
  • Modifier le code Arduino
 

Modification du PCB/Transmission du signal

Différentes étapes de choix de modification du PCB

 

Modifier un PCB en ligne

La solution retenu supprime l'alimentation du capteur musculaire par l'Arduino.

 

Capteur EMG

Nous testerons le système avec 2 capteurs Myoware auto-alimenté grâce au Power Shield.

 

Problème d'acquisition du signal

Nous avons été ralentit par la mauvaise acquisition du signal avec les capteurs Myoware. Effectivement, bien qu'étant peu chères, le signal est difficile à utiliser et nous passons plus de temps à chercher les causes des pannes qu'à tester le bon fonctionnement du système. Après de nombreuses tentative de filtration du signal via le code afin de réduire le bruit, nous avons pris la décision d’essayer le système sur mon emboîture déja équipée de capteurs musculaire de qualité.
Ooooooohhhhhhh

 

Rendu

 

Test du nouveau proto

Cette main est contrôlée grâce aux capteurs musculaires placée dans l’emboîture utilisée au quotidien:
- Une contraction vers le haut (imaginez que vous levez le poignet) va déclencher l'ouverture des doigts.
- Une contraction vers le bas (imaginez que vous baissez le poignet) va déclencher la fermeture des doigts.
- Une co-contraction (contraction du haut et du bas en même temps) va permettre la rotation du pouce en position latérale ou en opposition.

Les 3 nouveautés sont:
1 - La possibilité d'arrêter la main, c'est à dire de positionner les doigts dans une position fixe (ouvert, à moitié fermé, fermée...)
2 - La proportionnalité de la vitesse: suivant l'intensité de la contraction du muscle, le mouvement des doigts sera plus ou moins rapide.
3 - La possibilité de changer la position du pouce en co-contractant les 2 muscles.