Fabriquer une main artificielle

Pour faire une prothèse facilement et à un prix raisonnable, l'impression 3D est un bon procédé. Mais pour cela il faut avoir une imprimante. Si vous n'en possédez pas une, il faudra débourser au minimum 1200 euros pour s'en procurer une fiable. Trop cher ? Pas de panique, il existe des ateliers comme les Fab Lab ("Fabrication Laboratory") ou une association comme l'ELECTROLAB à Nanterre (http://www.electrolab.fr) qui mettent en service des machines de toutes sortes comme des imprimantes 3D.

Nous avons choisi cette dernière qui propose de mettre dans les mains de tous des machines normalement réservées à des professionnels. Des passionnés vous donnent des conseils pour la prise en main des machines puis c'est à votre tour d'imprimer... Rien de très compliqué, il suffit de quelques logiciels et des plans de votre main que vous pouvez faire vous-même (une opération plutôt fastidieuse) ou simplement télécharger des fichiers en open-source sur http://www.thingiverse.com ou sur http://www.inmoov.fr. Si vous ne voulez pas vous occuper de l'impression pour des problèmes de temps (et oui 20 heures d'impression ça demande beaucoup de temps libre) ou pour toute autre raison, vous pouvez confier vos plans aux professionnels des Fab Lab qui l'imprimeront pour vous... mais bien sur les coûts seront plus élevés.

Quel logiciel choisir pour commander l'impression?

Nous vous conseillons d'utiliser REPETIER-HOST ( http://www.repetier.com/download-software ), un logiciel 2 en 1 qui permet de trancher votre objet (il va calculer le trajet de l'extrudeur) tout en contrôlant les différents réglages de l'imprimante et il est facile a prendre en main.

Time lapse d'une impression de 30 minutes.

https://youtu.be/3C9hP-GhIKo

Après avoir imprimé vos doigts, il faut les monter! En effet, vous vous retrouverez avec trente petites pièces (les phalanges de chaque doigt) qu'il faudra assembler et pour ne pas vous y perdre nous vous conseillons d'aller lire notre astuce numéro 2! 

Au niveau de chaque doigt vous trouverez six pièces. Pour commencer, il faut séparer les pièces de chaque doigt puis vous devrez, après avoir retiré, s'il y en a une, la jupe*, limer minutieusement les pièces (utilisez de préférence de petites limes comme sur la photo en vert afin d'être le plus précis possible). Cette étape est cruciale et permet le bon fonctionnement des mouvements des doigts. En outre vous devrez limer l’intérieur des doigts pour permettre au fil de pêche de passer et coulisser convenablement mais surtout au niveau des phalanges (sur la photo en rouge), là où les pièces vont pivoter au moment des extensions et des flexions des doigts. Assurez-vous qu'il y ait le moins de frottement possible à cet endroit afin d'assurer un mouvement fluide. N'hésitez pas à limer les deux côtés des deux pièces.

Ensuite vous devrez coller les parties plates des pièces dos à dos (les rectangles jaunes). Faites attention à coller les pièces dans le bon sens, les parties droites sont à l'extérieur de la main et les parties courbées vers l'intérieur (elles permettront aux doigts de se plier).

*quelques couches plus larges en dessous de la pièce pour qu'elle ne tombe pas pendant l'impression.

Avant de coller les bouts des doigts, faites passer deux fils de pêche dans chaque doigts (au moins 75 cm chaque fils, il faut donc prendre une bobine de 10 mètres de fil de pêche de 15kg par cm), un au dessus et un en-dessous du doigt et faites un gros nœud au bout de chaque doigts pour coincer le fil.

Une fois vos doigts assemblés, vous pouvez commencer le montage de la paume. Cette étape est très agréable : en effet le montage est très simple et vous permettra de commencer à bien imaginer, visualiser la main. Il n'y a que six pièces et l'assemblage n'est que mécanique, pas besoin de colle ou autre! Cependant il faut veiller à bien limer les pièces afin de permettre un mouvement fluide des doigts. La base des doigts sera à coller sur la paume. Attention à bien faire passer les fils dans la paume avant de coller le doigt à la paume.

Après avoir passé les fils de pêche dans chacun des doigts en ayant fait attention de faire passer le fil responsable de la flexion vers l’intérieur de la main et celui responsable de l'extension des doigts vers le dos de la main, il faut garder cet ordre jusqu'au rattachement des fils aux moteurs. Pour assembler la paume et le poignet il y a un écrou qui retient les deux parties. Cet écrou doit être poncé pour ne pas abîmer les fils à cause des frottements lors de la mise en tension des ces derniers.

Les deux parties doivent être disposées en quinconce.

Pour permettre le mouvement des doigts, des servomoteurs situés dans l’avant bras tendent les fils de pèche dans un sens ou d’en l’autre (fléchisseur ou extenseur) en l’enroulant autour d’un support rond. Nous avons acheté les servomoteurs chez le marchand de modélisme hobbyking et ils sont capables d’exercé une force de 12 kilogramme à 1 cm de l’axe ce qui représente à peut près le rayon des supports et les fils de pèche résistent a une force de 15kg. Chaque doigt à un servomoteur qui gère ses mouvements et un 6éme servomoteur situé dans le poignet gère la rotation de ce dernier grâce a un système d’engrenages. 

Dans cette étape il faut coller avec de l'époxy les deux parties de l'avant bras bas entres elles puis les coller au poignet. L'époxy est assez longe à séchée mais est la colle la plus adaptée grâce à sa force de collage et sa neutralité qui ne fait pas fondre le plastique.

On installe donc les moteurs dans l’avant bras sur le support prévue pour et on y accroche les câbles en les faisant passer par des supports qui les empêchent de s’emmêler. Cette étape est relativement simple. Vous devez visser un servo moteur sur son support. Puis sur le servo vissez le support rond préalablement imprimé.

Nous avons relié les servomoteurs à une radiocommande  2.4GHz de modélisme possédant 2 joysticks. Le couple récepteur émetteur possède 6 voies mais nous n’allons en utiliser que 4 qui peuvent être contrôlées par les  joysticks. Le servo permettant la rotation du poignet est connecté à la première voie ; le servo contrôlant le pouce à la deuxième ; les servos  contrôlant l’index et le majeur sont branchés en parallèle à la troisième voie et  de même pour l’annulaire et l’auriculaire sur la quatrième voie. Sur la sixième entrée du récepteur nous avons branché un bloc batterie de 6v (4 piles lr6) contrôlé par un interrupteur  qui permet d’alimenter le récepteur et les servomoteurs en énergie.