Протезирование кистей рук

Актуальность

Люди издревле борются с нарушениями здоровья, вызванными проблемами с генетикой, болезнями и несчастными случаями, используя искусственные конечности, созданные для возвращения работоспособности и нормальной жизни.

С развитием медицины, 3D-моделирования и робототехники удалось достичь максимальной функциональности протезов, а также возможности полностью или частично возвращать утраченную конечность пациентам. Дороговизна изготовления и сложность подгонки протеза под человека (поскольку все люди имеют индивидуальные анатомические характеристики) всё равно остались.

Цель

Разработать дешёвый и простой в изготовлении протез с индивидуальными анатомическими характеристиками и максимальной производительностью.

Задачи

1. Исследование существующих моделей протезов.
2. Расчёт геометрических параметров кистевого протеза.
3. Создание в SOLIDWORKS модели каркаса протеза, удобного для 3D-печати.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Компьютер с установленным ПО (Arduino IDE, SOLIDWORKS 3D CAD)
• Шаговый двигатель nema 17 17HS4401
• 3D-принтер и пластик PLA

Описание

Перед началом проекта автор познакомился с классификацией кистевых протезов, а также рассмотрел отечественные и зарубежные аналоги, представленные на рынке. Все протезы выполняют одну и ту же роль – замена первоначальной конечности – и делятся на две группы: рабочий, активный и бионический протезы.

По результатам анализа можно точно сказать, что будущее протезирование – за применение бионических протезов с развитым очувствлением и продвинутыми человеко-машинными интерфейсами.

Автор проанализировал расчёты, которые необходимо выполнить при моделировании кистевого протеза, и при помощи SOLIDWORKS создал эскизный проект кистевого протеза по размерам, рассчитанным ранее.

Дизайн протеза основан на скелетной структуре руки. В сборке прототипа протеза использовались также крепёжные элементы из стандартной библиотеки SolidWorks «Toolbox»: винты с потайной плоской головкой ISO 7046-1 М3х20 (18 шт.) и ISO 7046-1 М3х10 (25 шт.), а также шестигранная гайка типа 1 ISO – 4032 M3 (43 шт.).

Результаты работы/выводы

С развитием 3D-моделирования удастся удешевить производство протезов, а также увеличить объём производимых протезов, что существенно увеличит спрос на продукт и возможных рыночных конкурентов и поспособствует развитию рынка.

Перспективы использования результатов работы

Развитие протезирования и разработка новых более многофункциональных протезов может привести к специальной замене конечностей на протезы, то есть к киборгизации человека, чтобы достигать ранее недоступных возможностей органической структуры.