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Universita degli studi di roma tor vergata Corso di laurea magistrale in Ingegneria Medica Corso di bioprotesi Docente Ettore pennestri studenti Emanuela.

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1 Universita degli studi di roma tor vergata Corso di laurea magistrale in Ingegneria Medica Corso di bioprotesi Docente Ettore pennestri studenti Emanuela girolami Francesca tramontana

2 Protesi di mano

3 introduzione Il brevetto scelto riguarda un meccanismo protesico di mano per persone con amputazione a livello della giunzione metacarpofalangea o con amputazione totale. Giunzione metacarpofalangea

4 Introduzione Per la realizzazione delle seguenti immagini è stata utilizzata la funzione di rendering negli strumenti photoworks

5 introduzione La protesi include un meccanismo di presa grazie alla presenza di due membri, dita e pollice, uniti cinematicamente tra loro. Il meccanismo di presa è azionato da un motore connesso ad un riduttore epicicloidale. Il motore esplica una coppia di 19.63Nm tra le dita e il pollice ed è collegato mediante elettrodi al moncone.

6 introduzione Il motore è alimentato da una batteria ricaricabile di 9 V. La protesi esternamente è ricoperta da un guanto che la rende simile, esteticamente, ad una vera mano.

7 Controllo mioelettrico Il meccanismo utilizza come sensori degli elettrodi superficiali posti sopra il livello di amputazione, a contatto con la cute del moncone, che rilevano la contrazione volontaria del muscolo sottostante. Condizioni necessarie per utilizzo di sEMG sono: Ampiezza tale da essere riconosciuto dal sensore Il paziente deve generare della contrazioni indipendenti,poiché la protesi ha un funzionamento errato se riceve due ordini contrastanti Il segnale viene inviato ad un algoritmo che, traducendo la volontà del paziente, decide il movimento che deve essere attuato: attivazione m. estensore dellavambraccio = apertura mano attivazione m. flessore dellavambraccio = chiusura mano Dispositivi di controllo protesi: ON-OFF = il motore si attiva sempre con la stessa potenza

8 Assieme esploso

9 Descrizione componenti La parte più interna della protesi è costituita dal motore e dal riduttore epicicloidale. Il riduttore è composto da una serie di ingranaggi con ruote solari circondate da tre satelliti ognuna.

10 Descrizione dei componenti primo rotismo 108 pignone motore a satelliti 122b c 140 pignone uscita 128 corona

11 Descrizione componenti Successivamente al riduttore è presente un meccanismo detto Silent Ratchet, che consente la chiusura della protesi quando il motore ruota in senso antiorario e limita il movimento di apertura per una rotazione oraria del motore. In uscita è presente un solare circondato da sei satelliti che trasmette il moto alle dita. Il moto delle dita è trasmesso al pollice tramite un quadrilatero articolato.

12 Descrizione dei componenti secondo rotismo

13 Analisi cinematica Velocità angolare dita = * velocità motore Coppia in uscita = * coppia in ingresso

14 Analisi cinematica Velocità motore=83.3 gradi/sec velocità angolare dita = gradi/sec Coppia in ingresso = 0.3 Nm coppia in uscita = Nm omega122A -128/217*omegaMOTORE -49,14 omega122B -1024/6727*omegaMOTORE -12,68 omega122C *omegaMOTORE -3,272 omega131 8/31*omegaMOTORE 21,5 Omega133 64/961*omegaMOTORE 5,548 Omega140512/29791*omegaMOTORE 1,432 omegaFINGER 4096/268119*omegaMOTORE 1,273 omega /89373*omegaMOTORE 0,954

15 Riduttore epicicloidale

16 Progettazione Quadrilatero articolato risolto con la condizione : Velocità pollice = velocità dita

17 Progettazione Nota configurazione iniziale: AB=18.93 mm ad=57.53 mm Teta=78° Si impone Analisi polare: omegaPollice X P14P24 =omegadita X P12P24 Attraverso considerazioni geometriche si ottiene P12P24=28.75mm Alfa=36.74° CD=18.93 mm BP24=30.96 mm & BC=61.93 mm

18 Calcolo delle polari

19 apertura Theta = 282 ° Theta = 252 ° thetaphigammaxpypXpYp 28236,738282, , , ,642286,06-53,585390,77-54,886390, ,377289,7-11,352200,1-13,967199, ,956293,123, ,181,44E-13134, ,396296,3412,376102,187, , ,709299,3818,06281,99511,49181, ,908302,2522,36968,20414,49768, ,005304,9525,88958,04216,73558,362

20 Chiusura Theta = 282 ° Theta = 312 ° thetaphigammaxpypXpYp 28236,738282, , , ,645278,06112,41-396,82113,7-396, ,346273,6567, ,4269, , ,819268,9351, ,2355, , ,041263,8542,881-91,76247,833-89, ,984258,3637,168-71,743,264-69, ,614252,3932,845-58,30640,036-55, ,888245,8329,252-48,68637,484-44,671

21 Analisi cinematica Il movimento è stato realizzato utilizzando Cosmos Motion

22 Analisi cinematica Per riprodurre il movimento si è semplificato il modello. Si sono usati dei contatti 3D tra le zone in cui erano presenti dei perni poiché questi non partecipano alla cinematica del corpo. Tra il pignone e i satelliti sono stati inseriti dei Couplers per lingranamento delle ruote. Alla cerniera rappresentante il pignone è stata assegnata una funzione armonica per lo spostamento.

23 Analisi cinematica

24 Anche per il movimento del riduttore epicicloidale è stato usato Cosmos Motion.

25 Analisi cinematica Il rotismo è semplificato: i solari ingranano con un solo satellite, invece dei tre riportati realmente, per evitare la presenza di elementi ridondanti. Al pignone sullalbero motore è stata assegnata una velocità angolare di 5000 gradi/sec. Tra i componenti del rotismo sono stati usati dei couplers per lingranamento.

26 Analisi statica Materiale utilizzato = TITANIO Modulo elastico 1,9 e 11 n/m^2 Modulo di taglio 4,3 e 11 n/m^2 Densità di massa 4600 kg/m^3 Resistenza a trazione 235 e 6 n/m^2 Carico di snervamento 140 e 6 n/m^2

27 Analisi statica Volume della protesi = millimetri cubici Peso della protesi = grammi

28 Analisi statica Simulata azione di afferraggio oggetto con peso di 500 grammi Peso bloccato ai membri attraverso Contatto di gruppo a parti unite tra pollice e carico dita e carico Eliminati perni di connessione fisici della struttura,sostituiti con connettori a perno Eliminato rotismo di connessione delle dita con il telaio,sostituito da contatto a parti unite Eseguita analisi in modalita grandi spostamenti

29 Risultati sollecitazione

30 Controllo progetto Sollecitazione massima sui componenti

31 Risultati deformazione

32 Risultati spostamento

33 Recapiti emanuela francesca fine


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