Lengan Prostetik Bekerja Dengan Myosensor: 8 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-31 10:21

Proyek ini adalah pengembangan lengan palsu untuk orang yang diamputasi. Tujuan dari proyek ini adalah pembuatan lengan prostetik yang terjangkau bagi orang-orang yang tidak mampu membeli yang profesional.

Karena proyek ini masih dalam tahap pembuatan prototipe, selalu bisa lebih baik karena untuk saat ini hanya dapat membuka dan menutup telapak tangan untuk dapat mengambil barang! Namun demikian, ini adalah lengan prostetik DIY yang dapat dilakukan di rumah atau di lab fab lokal.

Langkah 1: Bahan, Alat, dan Mesin yang Dibutuhkan

Mesin:

1. Pencetak 3D
2. Pemotong Laser
3. Mesin CNC Desktop

Peralatan:

1. Senar pancing
2. filamen 3mm
3. Mengebor
4. Lem super
5. tang lubang
6. Multimeter
7. Stasiun Solder
8. Lilin yang Dapat Dimesin
9. Silikon untuk cetakan

Bahan:

1. Lembaran Tembaga
2. 1x ATMEGA328P-AU
3. 1x16MHz Kristal
4. 1x 10k resistor
5. 2x 22pF kapasitor
6. 1x 10uF kapasitor
7. 1x 1uF kapasitor
8. 1x 0.1uF kapasitor
9. 1x Myosensor
10. 5x motor servo mikro
11. 1x Arduino UNO

Perangkat lunak:

1. Arduino IDE
2. Fusion360
3. Cura
4. Burung rajawali
5. GIMP

Langkah 2: Desain 2D & 3D

Desain 3D

Langkah pertama adalah mendesain jari, telapak tangan, dan lengan bawah dari lengan prostetik dengan mempertimbangkan elektronik yang akan dipasang di lengan prostetik. Sejujurnya, saya menggunakan proyek inmoov open source sebagai basis dan saya mulai dari sana.

Telapak tangan adalah bagian yang cukup sulit untuk dirancang karena jari-jari harus memiliki rasio yang berbeda di antara keduanya. Jadi:

Jari: Saya mengunduh jari dari proyek inmoov.

Telapak:

1. Saya pertama kali membuat sketsa tata letak telapak tangan dan mengekstrusinya.
2. Kemudian saya membuat lubang untuk sambungan jari dan lengan bawah menggunakan sketsa, perintah potong dan perintah fillet.
3. Setelah itu, saya harus membuat tabung agar saya bisa melewati pancing sehingga saya bisa mengendalikan jari melalui motor.
4. Terakhir, lubang harus ditambahkan di bagian dalam telapak sehingga memungkinkan penutupan saat pancing ditarik.

Lengan bawah:

1. Di pesawat yang berbeda, saya membuat dua sketsa dan menggunakan perintah elips. Saya menggunakan perintah loft setelahnya untuk membuat bentuk yang diinginkan.
2. Setelah itu, perintah shell digunakan untuk membuatnya berongga dan perintah split untuk memotongnya menjadi dua sehingga saya dapat mendesain di dalamnya dan untuk aksesibilitas terbaik ketika saya memasang elektronik saya di dalamnya.
3. Sketsa juga dibuat di dekat pergelangan tangan, diekstrusi dan disambung dengan lengan bawah utama sehingga dapat terhubung dengan telapak tangan.
4. Memiliki visibilitas untuk mendesain di dalam lengan bawah, saya membuat sketsa dalam dimensi lima motor yang akan saya gunakan, satu untuk setiap jari, dan PCB (papan sirkuit tercetak) saya yang akan saya gunakan. Saya kemudian mengekstrusinya sampai mencapai ketinggian yang diinginkan dan menghapus bagian yang tidak perlu di bagian belakang silinder menggunakan backspace.
5. Terakhir, bukaan untuk baut dirancang sedemikian rupa sehingga tidak begitu terlihat pada desain keseluruhan, agar lengan bawah dapat ditutup menggunakan perintah serupa seperti di atas.

Menyelesaikan desain, saya memilih setiap badan dan mengunduhnya sebagai file.stl dan saya mencetaknya 3D secara terpisah.

Desain 2D

Karena saya ingin tali pancing saya dipisahkan saat dioperasikan oleh motor, saya memutuskan untuk membuat slot pemandu untuk mereka. Untuk ini, saya tidak benar-benar harus mendesain sesuatu yang baru tetapi menggunakan elips yang lebih kecil ketika saya menggunakan perintah loft untuk membuat lengan bawah.

Saya mengekspor sketsanya sebagai file.dxf setelah saya menggunakan pemotong laser. Setelah saya mendapatkan bentuk yang saya inginkan, saya mengebor lubang 0,8 mm di dalam slot yang menurut saya perlu.

Langkah 3: Pencetakan 3D

Setelah mengekspor setiap file stl, saya menggunakan Cura untuk menghasilkan kode.g dari berbagai bagian jari, telapak tangan, dan lengan bawah. Setting yang digunakan diilustrasikan pada gambar di atas. Bahan dari bagian cetak 3D adalah PLA.

Langkah 4: Molding dan Casting

Tujuan pengecoran telapak tangan adalah agar lengan palsu memiliki cengkeraman yang lebih kuat karena PLA bisa licin.

Desain 3D

1. Menggunakan sketsa telapak tangan yang sudah ada sebelumnya, saya mencoba meniru telapak tangan kita dengan mendesain semacam lingkaran menggunakan perintah busur.
2. Setelah itu, saya mengekstrusinya pada ketinggian yang berbeda dan menggunakan perintah fillet untuk menghaluskan tepi "lingkaran" bagian dalam.
3. Kemudian, saya merancang sebuah kotak dengan dimensi yang sama dengan lilin yang dapat dikerjakan dan saya meletakkan negatif dari desain saya di sana menggunakan perintah cut in combine.

Proses CAM

Setelah desain siap untuk digiling menggunakan mesin CNC desktop, saya harus membuat gcode untuk itu. Dalam kasus saya, saya menggunakan mesin CNC Roland MDX-40!

1. Pertama, saya masuk ke lingkungan CAM Fusion360.
2. Kemudian, saya memilih "pengaturan baru" pada menu pengaturan.
3. Saya memilih parameter yang tepat (lihat gambar) dan menekan ok.
4. Selanjutnya, di bawah menu 3D, saya memilih kliring adaptif dan memilih parameter yang tepat setelah memasukkan alat yang saya gunakan seperti yang ditunjukkan pada gambar.
5. Terakhir, saya memilih kliring adaptif dan mengklik proses posting. Saya memastikan itu untuk mesin roland mdx-40 dan mengklik ok untuk mendapatkan gcode.
6. Setelah itu, saya menggiling balok lilin sesuai dengan desain saya menggunakan mesin.

pengecoran silikon

1. Pertama, saya mencampur dua larutan silikon dengan hati-hati agar tidak menimbulkan gelembung udara, mengikuti lembar data (tautan ditemukan pada bahan), dengan mempertimbangkan rasio pencampuran, masa pakai pot, dan waktu demould.
2. Kemudian, saya menuangkannya ke dalam cetakan saya dari titik terendah memastikan titik kontak tetap konstan dan diameter larutan yang dituangkan setipis mungkin, untuk menghindari gelembung udara.
3. Setelah memasukkan silikon ke dalam cetakan saya, saya harus memastikan tidak ada gelembung udara di dalamnya, jadi saya mengocok cetakan menggunakan bor dengan paku miring.
4. Terakhir, karena saya lupa melakukannya dalam desain saya, saya melubangi silikon saya setelah siap, menggunakan tang lubang, sedemikian rupa sehingga cocok dengan lubang yang ada di permukaan telapak tangan.

Langkah 5: Desain dan Produksi Elektronik

Untuk merancang papan saya dan memahami apa yang terjadi di pin mikrokontroler, saya harus membaca lembar datanya. Sebagai PCB dasar, saya menggunakan satshakit mikro dan kemudian saya modifikasi sesuai dengan kebutuhan sistem saya.

Karena satshakit adalah papan berbasis arduino DIY, saya dapat memodifikasinya sesuai dengan pencarian saya untuk koneksi bagian saya dengan arduino. Jadi, myosensor terhubung ke arduino menggunakan satu pin GND, satu pin VCC dan satu pin analog. Sedangkan satu motor servo menggunakan satu pin GND, satu pin VCC dan satu pin PWM. Jadi, saya harus mengekspos total enam pin GND dan VCC dengan mempertimbangkan powering papan, satu analog dan lima pin PWM. Juga, saya harus mempertimbangkan untuk mengekspos pin untuk pemrograman papan (yaitu MISO, MOSI, SCK, RST, VCC dan GND).

Langkah-langkah yang saya lakukan adalah:

1. Pertama, saya mengunduh file elang dari mikro-satshakit.
2. Selanjutnya, saya memodifikasi mikro-satshakit sesuai kebutuhan saya menggunakan Eagle. Panduan tentang cara menggunakan Eagle dapat ditemukan di sini dan di sini.
3. Setelah me-rooting papan saya, saya mengekspornya sebagai file-p.webp" />

Setelah memiliki jalur internal dan eksternal papan saya sebagai png, sekarang saatnya untuk menghasilkan gcode mereka agar dapat menggilingnya di mesin cnc desktop roland mdx-40. Untuk pembuatan.gcode saya menggunakan modul fab. Pengaturan yang harus diatur dalam modul luar biasa dan dapat ditemukan di sini.

Terakhir, saya menyolder semua yang saya butuhkan sesuai dengan papan elang saya. Gambar skema dan papan solder dapat ditemukan di atas.

Alasan membuat Papan PCB saya sendiri daripada menggunakan Arduino UNO adalah ruang yang saya hemat ketika saya menggunakan papan saya sendiri.

Langkah 6: Perakitan

Jadi, setelah jari dicetak:

1. Saya harus mengebor lubang bagian dalam dengan bor berdiameter 3,5 mm dan lubang luar dengan bor berdiameter 3 mm. Lubang dalam artinya bagian yang bila disambungkan dari dalam dan lubang di luar, bagian yang bila disambungkan dari luar.
2. Setelah itu saya harus merekatkan terlebih dahulu dengan jari kedua dan yang ketiga dengan jari keempat.
3. Setelah itu, saya menghubungkan bagian 1+2 dengan 3+4 dengan 5 melalui lubang kecil menggunakan filamen dengan diameter 3mm.
4. Terakhir, jari-jari siap dirangkai dengan telapak tangan dan kemudian dengan lengan bawah.

Jadi, sudah waktunya untuk melewati pancing melalui jari.

Satu garis bergerak dari sisi belakang jari melalui pipa pada konektor telapak jari dan ke lengan bawah dan garis lainnya pergi dari sisi depan jari ke lubang di bagian dalam telapak tangan dan ke lengan bawah

Catatan khusus adalah untuk melewati pancing melalui sepotong kayu yang memiliki lubang dengan diameter itu dan membuat simpul. Kalau tidak, ketika tali ditarik, itu mungkin turun ke jari, yang terjadi pada saya tidak peduli berapa banyak simpul yang saya buat.

• Setelah pancing melewati jari-jari, telapak tangan dan lengan bawah harus dihubungkan oleh beberapa baut bot yang dicetak 3D,
• Saya melewati garis lagi melalui slot lubang potong laser untuk memisahkannya dan kemudian menghubungkannya ke motor servo.
• Memasang tali pancing ke posisi servo yang tepat agak sedikit menantang. Tapi, yang saya lakukan adalah mengambil posisi ekstrem dari jari dan menghubungkannya ke posisi ekstrem servo.
• Setelah saya menemukan posisi yang benar, saya mengebor lubang ke dalam slot khusus untuk servos dan memasang servos ke tempat yang tepat untuk memastikan bahwa dua dari servos sedikit lebih tinggi dari yang lain, jika tidak mereka akan bertabrakan selama operasi mereka.

Langkah 7: Pemrograman

Sebelum menulis program, saya harus membuat mikro-satshakit yang dimodifikasi agar dapat diprogram. Untuk melakukan itu, saya harus mengikuti langkah-langkah di bawah ini:

1. Hubungkan Arduino Uno ke pc.
2. Pilih port yang tepat dan papan Arduino Uno di bawah alat.
3. Di bawah >File >Contoh, temukan dan buka sketsa "ArduinoISP".
4. Unggah sketsa ke Arduino.
5. Putuskan sambungan Arduino dari komputer.
6. Hubungkan board dengan Arduino mengikuti skema pada gambar.
7. Hubungkan Arduino ke komputer.
8. Pilih papan "Arduino/Genuino Uno" dan programer "Arduino as ISP".
9. Klik untuk >Alat >Membakar Bootloader.
10. Setelah bootloader berhasil dilakukan, kita dapat menulis program kita:

//termasuk library yang saya gunakan untuk motor servo

#include #include SoftwareSerial mySerial(7, 8); #define MYO_PIN A0 int sensorValue; tegangan mengambang; //menunjuk nama untuk servo saya VarSpeedServo servo1; Servo VarSpeedServo2; VarSpeedServo servo3; Servo VarSpeedServo4; Servo VarSpeedServo5; #define PINKY 5 #define PINKY_PIN 10 #define RINGFINGER 4 #define RINGFINGER_PIN 9 #define MIDDLE 3 #define MIDDLE_PIN 3 #define INDEX 2 #define INDEX_PIN 5 #define THUMB 1 #define THUMB_PIN 6 void setup); //pin yang saya pasang servo1.attach motor saya(THUMB_PIN); servo2.attach(INDEX_PIN); servo3.attach(MIDDLE_PIN); servo4.attach(RINGFINGER_PIN); servo5.attach(PINKY_PIN); defaultPosition(THUMB, 40); defaultPosition(INDEX, 40); defaultPosition(TENGAH, 40); defaultPosition(FINGER, 40); posisi default(PINKY, 40); mySerial.begin(9600); mySerial.print("Inisialisasi…"); } void loop(){ sensorValue = analogRead(A0); tegangan = nilai sensor * (5.0 / 1023.0); mySerial.println(tegangan); penundaan(100); if (tegangan > 1){ closePosition(PINKY, 60); closePosition(JENIS JARI, 60); closePosition(TENGAH, 60); closePosition(INDEX, 60); closePosition(THUMB, 60); } else{ openPosition(PINKY, 60); openPosition(RINGFIGER, 60); openPosition(TENGAH, 60); openPosition(INDEX, 60); openPosition(THUMB, 60); } } void defaultPosition(jari uint8_t, uint8_t _speed){ if(jari == PINKY) servo5.write(90, _speed, true); else if(finger == RINGFINGER) servo4.write(70, _speed, true); else if(jari == TENGAH) servo3.write(20, _speed, true); else if(jari ==INDEX) servo2.write(20, _speed, true); else if(finger == THUMB) servo1.write(20, _speed, true); } void closePosition(jari uint8_t, uint8_t _speed){ if(finger == PINKY) servo5.write(180, _speed, true); else if(finger == RINGFINGER) servo4.write(180, _speed, true); else if(jari == TENGAH) servo3.write(180, _speed, true); else if(jari == INDEX) servo2.write(180, _speed, true); else if(finger == THUMB) servo1.attach(180, _speed, true); } void openPosition(jari uint8_t, uint8_t _speed){ if(jari == PINKY) servo5.write(0, _speed, true); else if(finger == RINGFINGER) servo4.write(0, _speed, true); else if(jari == TENGAH) servo3.write(0, _speed, true); else if(jari == INDEX) servo2.write(0, _speed, true); else if(finger == THUMB) servo1.write(0, _speed, true); } //Setelah menulis program, kami mengunggahnya ke papan dengan >Sketsa>Unggah menggunakan Programmer //Sekarang Anda dapat melepas kabel satshakit mikro Anda dari arduino dan menyalakannya melalui bank daya //Dan voila!! Anda memiliki lengan palsu