TACT: DÜŞÜK MALİYETLİ, GELİŞMİŞ PROTEZ EL

1

23

4 5

 

Bu makalede sizlere nasıl  Tact  – düşük maliyetli, açık kaynaklı protez el- yapılacağını göstereceğim.  Tact,  diğer açık kaynak protez el modellerini  çeşitli şekillerde  aşar:  Tüm malzemeleri hesapladığımızda tutarın fazla olmadıgını göreceğiz (Yalnızca  miyoelektrik kontrolü eklemek biraz masraflıdır).Tek  elinizle ve bir kelepçe (mengene)  ile tüm malzemeler monte edilebilir, 30000 – 40000 $’lık protez ellerle aynı performansa ulaşır, miyoelektrik (kas) kontrolü ile kullanıldığında kolayca hassas ,  dengeli ve güçlü tutuş vs. gibi pek çok farklı görevi yerine getirir. Bu iddialar  bir sonraki adımda ayrıntılı olarak ele alınmıştır.

Bu makalede hangi malzemelere ihtiyaç vardır,el nasıl basılır, nasıl monte edilir  ve kontrol etme önerileri nelerdir sizlere göstereceğim.

Adım 1: Performans Karşılaştırması

33

7

8

9

 

10

Tact – Ticari Cihazlar Karşılaştırması

Tact 30000-40000 $ değerindeki ticari protez ellerle aynı performansı sergiler  ve diğer açık kaynak ellere kıyasla daha gelişmiştir.  Yukarıdaki İlk grafikte Tact ve i-Limb (pahalı ticari bir cihaz) arasında yapılan bir motor karşılaştırması  görüyorsunuz. Motorların performanslarına dikkat ederek, aynı çıkış gücüne sahip fakat  daha az maliyetli motora sahip bir ticari cihaz olarak   i-Limb’i seçtim. İkinci tabloda gösterildiği gibi  30000-40000 $ değerindeki  el  aralığı içinde bizim elimiz,  parmak ucu ile  kuvvet  uygulamamıza  müsaittir.  Ayrıca  protez çalışmalarında  Tact’in  ticari cihazlara göre çok daha yüksek bir hıza sahip olduğundan  bahsedilmiştir;  düşük vites özelliği  sayesinde  günlük eylemleri gerçekleştirirken nesnelerin kolay kavranmasına yönelik  daha fazla verim elde etmemizi  sağladığını  da görürüz.  Son tablodaki boyut ve ağırlık özelliklerine genel olarak baktığımızda; Tact’in diğer cihazlarla  aynı boyutta ve hatta 3D baskının gerektirdiğinden çok daha hafif olduğunu bize göstermektedir.

Tact- Açık Kaynak Cihazları Karşılaştırması

Bütün bu karşılaştırmalar bize  Tact’in  açık kaynak  Dextrus eline  kabaca 2. 5 kat karşılaştırılabilir kuvvet  uyguladığını  ve kabaca  yarım avuç içi kalınlığına sahip,  ayrıca % 20 daha az ağırlıkta olduğunu gösteriyor.  Bunlar protez kullanıları  için çok fazla arzu edilen  özelliklerdir. Buna ek olarak, son görüntü  Tact’in bir parmağında dört buçuk bağlantı olduğunu gösteriyor. Bu bağlantı parmağın iki ekleminin  düzgün orantılı olmasını sağlar;  elin çalışırken her zaman güvenilir ve  tutarlı performans  sağlamasına yardımcı olur.  Dextrus gibi birçok açık kaynak tasarımı   yakın bir yere  kaldırabilmek için parmak boyunca  sinirleri olan tek bir tendon kullanır. Bu durum  özellikle  nesneleri kavrarken farklı zamanlarda rastgele eklemlermiş  gibi birbirine yakın sarsıntılı hareketlerle  değişik bir şekilde sonuçlanır.

 

Değiş – Tokuş

Bu açıklamalardan yararlanarak Tact,  diğer tüm ellere göre ciddi bir avantaj gibi gözükse de bu sonuca ulaşmak için çeşitli takaslar yaptık. 3D baskılı parçaların ve mekanik işlemlerin oluşumunun en büyük zayıflığı budur.  Sağlam enjeksiyon döküm ile ticari myoelektrik ellerin metal dişlileri karşılaştırıldığında,  Tact çok daha kolay zarar görür (ancak aynı zamanda çok daha kolay tamir edilir).  Buna ek olarak dişlinin  eksikliği  geri dönebilir olmamasıdır ve  elin  enerji verimliliği  çok azdır,  malzemeleri tutarken  güç sürekli olarak tüketilmektedir.

Adım 2: Parça Listesi

15

1314

Girişte bahsedildiği gibi, bu el satışa hazır toplu elemanlar ve 3D-baskı kullanarak yapılabilecek şekilde  tasarlanmıştır. Yukarıdaki görüntülerde her eleman  için gerekli tüm parçaların, satıcıların  veya parça numaralarının  tam listesini bulabilirsiniz. Çevrimiçi listeler değişken olduğundan size özel linkler veremiyorum ama temel bir aramayla tüm bileşenleri bulabilirsiniz. Elinizdeki parçalarla onların yerini değiştirmekten korkmayın.

Listeye ek olarak gereken birkaç araç gereç bulunmaktadır :

Vida türüne göre yıldız veya düz tornavida ucu, iki adet iğne burun pense, yapıştırıcı ve tel kesme aletleri.

3D baskı elemanları için bir Replikatör (Çoğaltıcı) 2X  kullandım, ancak herhangi bir 3D yazıcı bu bileşenleri yapabilme  yeteneğine sahiptir. Eğer herhangi bir bağlantınız yoksa, gönderilen dosyaları çevrimiçi  alıp, size basılmış parçalar postalayacak  bir şirket kullanmayı düşünebilirsiniz. Tact el parçaları yapmak için gerekli tüm STL dosyaları  bunun için oluşturulmuş  Github  sayfasında  bulunabilir. Github sayfasına yeni olanların temel bilgi yazısını okumasını tavsiye ederim.

Ben makara hariç tüm elemanları % 10 dolgulu ve  0,2 mm (200 mikron) çözünürlükte bastım. Böyle yapmak,  baskıların yeterince  güçlü ve  daha hızlı olmasına yardımcı olur. Makara  baskı aygıtınızın üretebildiği en  iyi çözünürlükte ve en yüksek dolguda basılmalıdır. Toplam baskı süresi yaklaşık 14 saat sürdü. Sipariş ettiğiniz tüm parçalar ve 3D baskı elemanları elinizdeyse artık  montelemeye hazırsınız.

Adım 3: Parmakların Montajı

12

 

16 17

 

18  19  20

 

21

 

22  23

Başparmak dahil olmak üzere tüm parmaklarda aynı temel montaj yapısı takip edilir ve aynı elemanlar kullanılır. Yukarıdaki resimleri sırasıyla takip ederek montajın her adımını (her adım için bir paragraf) kontrol edebilirsiniz. Sıkışırsanız başvurabileceğiniz, montaj talimatları içeren  başka bir pdf’i de Github sayfasına ayrıca ekledim.

1.Öncelikle çelik kablonun boyunu ölçün, sonuna bir düğüm atın ve kaymadığından emin olduktan sonra yapıştırıcı ile noktalayın.  Makarayı alın, daha küçük olan delikten kabloyu üst tarafına doğru çekin böylece makaranın dış çapından başlayın  ve  makara  çapının içinden dışarı doğru ittirin.  Şimdi kablonun kalanını, deliğin dışında solda olacak şekilde düğüme kadar çekin.  Kablonun serbest ucunu makaranın büyük deliğine doğru gönderin, makaranın iç çapından  başlayıp  dış kenarından çıksın.

  1. Bir motor alın ve motorun milini, makaraya uygun biçimde üzerine basın. Makaranın düz kısmı ile motor milinin düz kısmınının düzgün dizildiğinden emin olun. Eğer doğru hizalanmamış ise makaraya  zarar verebilirsiniz.
  2. Şimdi, motor gövde parçasını alın. Büyük açılışın kısmının her  iki tarafındaki  küçük deliklere iki adet 6mm M2 vidayı  takın.  Motor / makara birleşimini büyük delikten yukarı doğru itin ve motoru gövdeye  vidalayın.
  1. Parmak ucu kısmını ve eklemi bir araya getirin. Parmak ucu parçasındaki yuvaya eklemi birer tane 12mm M2 vida ve somun kullanarak  sabitleyin. Yeterli serbestlikte dönecek kadar gevşek olduğundan emin olun.
  2. Şimdi parmağın alt kısmını alın ve eklemi parmak kombinasyonunun içine kaydırın.  Yönlendirmesini  seyredin.  20mm M2 vidayla  parmak ucu kısmında kalan deliğe doğru iki parmak parçasını birbirine vidalayın.
  3. Kısmen birleştirilmiş motor gövdesini ve parmak parçalarını alın ve eklemin serbest ucunu 12mm M2 vidayla motor gövdesindeki  uygun deliğe  takın. Bunu yapabilmek için parmağı tamamen eğmek zorunda kalacaksınız.
  4. Şimdi parmağın alt kısmında kalan delikle motor gövdesinin kalan deliğini 20mm M2 vida ile yapıştırın.
  5. Şimdi kalan kablo uzunluğunu motor gövdesinin içine doğru ve alt parmak parçasının silindirik kısmından yukarı doğru uzatın. Teli kıvırın veya çelik kabloya bir düğüm atın ve daha dayanıklı olması  için düzgünce tutkallayın.  Kablonun fazla kısmını tel kesici  kullanarak kesin.
  6. Bu parmak için uyguladığınız montaj işlemini başparmak ve diğer tüm parmaklar için de tekrarlayın. Yalnızca  başparmağın farklı bir parmak ucu parçası  var ancak gerisinin aynı kaldığına dikkat edin.  Tüm parmaklar monte edildikten sonra, her iki el parçalasını alıp onları düz bir şekilde koyun. Bir tanesinin  4 deliği olduğunu unutmayın. Bu taraf elin arka yüzüdür. Bu bölümde  tüm motorları sıralayın ve  birer  adet  6mm M2 vida kullanarak her birini  arka yüze yapıştırın. Sonra ön yüzü  alın ve  6mm M2 vidalarla  iki uygun parmağı ön yüze vidalayın.

Adım 4: Baş Parmağın Montajı

24

 

25  26

 

27  30

 

  1. Tamamlanan baş parmağı elin yapısına monte edebilmek için öncelikle basılan parçardan servo ve servo tutacağını bulun. İkisinin birbirine uygun basılması gereklidir.
  2. Sonra servo ve başparmağı birbirine bağlayan küçük parçayı alıp onu bir adet 6mm M2 vida ile başparmak parçasındaki uygun deliğe takın.
  3. Şimdi baş parmağın dirseğini servonun üzerine iki adet vida kullanarak monte edin. Bu birleşimi elin diğer dört parmağı içeren ön yüzünün üzerine iki adet 6mm M2 vida ile takın.

Böylece  elin mekanik yapısını tamamlamış oldunuz.

Adım 5: Elin Kontrol Edilmesi

31

 

32  33

Genellikle gelişmiş protez cihazlar kullanıcının kasları tarafından verilen küçük gerilimleri  okumak için,  elektromiyografi (veya EMG) sinyalleri  denilen miyoelektrik kontrolü kullanır. Bu gerilimlerden, kullanıcının önkol  etrafındaki hangi kaslarının esnediğini söyleyebiliriz  ve sonrasında kavramak için hangisini  kullandığını belirleyebiliriz. Bu durum,  karmaşık 8 kanallı EMG çipi ve lineer diskriminant analizi denilen bir makine öğrenme algoritması kullanılmasını  gerektirir. Bu yaklaşım elektronik ve bilgisayar bilimi ile ilgili  bir sürü ön bilgi  gerektirir; size açıklama sağlamasını umarak daha sonralarda eli basitçe  kontrol edebilmeniz için birkaç yol önereceğim.

Mikrodenetleyicilerin kullanımının kolay olması için  halihazırda kurulmuş tek kanallı EMG kartları,  bir arduino gibi  teknoloji şirketleri tarafından üretilmektedir.  Sattıkları kartlar  hem ucuzdur hem  de onları kurmak için çok fazla açıklamaları vardır. Aslında bu şirketler  kontrol nesnelerini nasıl uygulanacağını  gösteren çeşitli birkaç açıklaması vardır. Onların ürünlerine göz atmanızı ve kontrol etmenizi kuvvetle tavsiye ediyorum. Bilgisayar bilimi ile ilgilenen insanlar için elleri farklı pozisyonlarda hareket ettirmenin bir başka yöntemi ise  PID denetleyici, veya anahtarlar  veya düğmeler ile basit bir PI / P / PD kontrol sistemi yapmaktır.

Bir başka alternatif yöntem olarak  sesle kontrol kullanabilirsiniz ayrıca açık kaynaklı robot eli tasarımının nasıl çalışılacağını da gösterdim.

Cihazı inşaa ederken iyi şanslar diliyorum ve onu ihtiyacı olan birinin  kullanacağını umuyorum.

 

İlgili Video :

Yazar: Buket

Elektrik- Elektronik Mühendisliği Öğrencisi -- Karasu / SAKARYA

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir