Бионический протез человеческой руки на 3D-принтере

Работа победителей открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» по направлению «Инженеры» в секции «3D-моделирование, 3D-печать и VR/AR-технологии» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: 3D-моделирование, 3D-печать

Авторы работы: ГБОУ Школа № 2044

Email: Написать

Предметы: Физика, Информатика, География

Классы: 11 класс

Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» по направлению «Инженеры» 2022 года

Актуальность

Современные технологии позволяют изготавливать всевозможные протезы конечностей, но все они имеют высокую цену, поэтому не могут быть доступны всем нуждающимся. В связи с этим у авторов возникла идея создания гораздо более дешёвого бионического протеза, а именно протеза кисти, при помощи 3D-печати.

Цель

Изготовить дешёвую в производстве модель бионического протеза.

Задачи

Изучение аналогов на рынке.
Создание 3D-модели протеза.
Печать деталей.
Написание программы.
Сборка и настройка протеза.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Arduino UNO
Плата дополнительного питания
Сервопривод
3D-принтер FlashForge Creator PRO и пластик PLA
ЕМГ-сенсор
Персональный компьютер с установленным на нем ПО

Описание

Работа над проектом состояла из нескольких этапов. На начальном этапе авторы исследовали уже имеющиеся аналоги. Обсудили методику и технологию создания прототипа изделия.

На следующем этапе в программе Autodesk Fusion360 была создана 3D-модель прототипа, которую можно распечатать на любом 3D-принтере. Продуман крепеж изделия к предплечью с помощью регулируемых лямок.

Далее была создана платформа, на которую устанавливались сервоприводы для регулирования угла сгибания пальцев. Сервоприводы были установлены на специальную платформу, которая крепится на верхней части основы протеза. Распечатали элементы прототипа пластиком PLA на принтере FlashForge Creator PRO. В верхние желоба «пальцев» были уложены резиновые жгуты – они будут служить разгибателями. В нижние желоба – капроновые шнуры, которые соединяются с сервоприводами и будут служить сгибателями.

На заключительном этапе авторы написали программу на IDE Arduino для работы контроллера Arduino UNO.

В итоге получился дешёвый прототип бионической руки с возможностью регулировки угла сгибания пальцев.

Результаты работы/выводы

Цели и задачи, поставленные в проекте, выполнены. Самым сложным в проекте оказалось создание 3D-модели, а самой интересной частью оказалось присоединение сервоприводов к пальцам протеза.

Перспективы использования результатов работы

В будущем авторы хотят улучшить протез, чтобы он ничем не уступал конкурентам.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН»