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
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
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
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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Şimdi parmağın alt kısmında kalan delikle motor gövdesinin kalan deliğini 20mm M2 vida ile yapıştırın.
- 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.
- 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
- Tamamlanan baş parmağı elin yapısına monte edebilmek için öncelikle basılan parçardan servo ve servo tutacağını bulun. İkisinin birbirine uygun basılması gereklidir.
- Sonra servo ve başparmağı birbirine bağlayan küçük parçayı alıp onu bir adet 6mm M2 vida ile başparmak parçasındaki uygun deliğe takın.
- 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
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 :