CURS_EPO_3-om-rob-prot_compon+clasif
-
Upload
mirela-preda -
Category
Documents
-
view
223 -
download
3
description
Transcript of CURS_EPO_3-om-rob-prot_compon+clasif
COMPONENŢA UNEI PROTEZE DE M.S.U
SISTEMULDE
COMAND~}I
CONTROL
SURSA DE ENERGIE
SISTEMUL MECANIC
CU DISPOZITIVU
L TERMINAL
+SENZORI
SISTEMUL DE
AC|IONARE
feedback
COMPONENŢA UNEI PROTEZE DE M.S.U
SISTEMUL DE COMANDĂ ŞI CONTROL
Control prin ham şi cablu Control prin microînrerupătoare
Control mioelectric
COMPONENŢA UNEI PROTEZE DE M.S.U
SISTEMUL MECANIC CU DISPOZITIVUL TERMINAL
Unităţi pentru articulaţia umărului
Unităţi pentru rotaţie humerală
Unităţi pentru articulaţia cotului
Articulaţii externe (laterale)
Unităţi pentru încheietura mâinii
Dispozitive terminale
COMPONENŢA UNEI PROTEZE DE M.S.USISTEMUL MECANIC CU DISPOZITIVUL
TERMINAL
Unităţi pentru rotaţie humerală
COMPONENŢA UNEI PROTEZE DE M.S.USISTEMUL MECANIC CU DISPOZITIVUL
TERMINALUnităţi pentru articulaţia
cotului
COMPONENŢA UNEI PROTEZE DE M.S.USISTEMUL MECANIC CU DISPOZITIVUL
TERMINAL
Unităţi pentru articulaţia mâiniii
a. b. c. d.
COMPONENŢA UNEI PROTEZE DE M.S.USISTEMUL MECANIC CU DISPOZITIVUL
TERMINALDispozitive terminale
HOOK
MÂINI MECANICE
PROTEZE DE LUCRU -PASIVE
PROBLEMATICA PROTEZĂRII MÂINII UMANE
Amputaţia membrului superior reprezintă o metodă terapeutică extremă de salvare a vieţii unui pacient ce se aplică în cazul unor traumatisme sau tumori cu efecte de ordin social, psihic, estetic şi funcţional.
Clasificarea protezelor de membru superior
criteriul 2: criteriul funcţional
PROTEZE PENTRU MEMBRU SUPERIOR
pasive
active
cu energie corporală
hibride
cu energie extracorporală
de lucru
estetice
forţă directă
forţă indirectă
pneumatice
electrice
control prin intrerupătoare
control mioelectr
ic
Clasificarea protezelor de membru superior
criteriul 3: criteriul comercial
proteze cosmetice
proteze cu comandă prin tracţiune
proteze hibride
proteze cu comandă mioelectrică
Criterii de alegere a protezelor:
• fără proteză;• proteze cosmetice;• proteze cu acţiune corporală;• proteze cu acţiune extracorporală (electrice);• proteze hibride;• proteze specifice anumitor activităţi
Aspecte importante în protezare:
• nivelul de amputaţie;• condiţiile impuse de bont;• obiective individuale şi activităţi specifice
Proteze cu acţiune corporală:
Mişcări caracteristice:
• flexia glenohumerală;• abducţia sau adducţia scapulară;• coborârea şi ridicarea umărului; • dilatarea cutiei toracice.
Tipuri de proteze:
• cu deschidere voluntară;• cu închidere voluntară;
Proteze cu acţiune extracorporală:
Tipuri de control a protezelor electrice:• control mioelectric;• servo control;• control prin întrerupătoare;• control prin întrerupătoare acţionate cu energie corporală
Proteze hibride
Tipuri constructive:
• cot cu acţionare prin tracţiune (cu energie corporală)
şi dispozitiv terminal (de tip hook sau mână mecanică)
cu control mioelectric, la care se poate adăuga opţional
un sistem de supino-pronaţie tot mioelectric;
• cot cu acţionare electrică şi dispozitiv terminal cu
acţionare prin energie corporală.
Analiza posibilităţilor de substituire tehnică a mîinii umane
Unilaterală (a)
Cu deschidere Bilaterală (b)
Multilaterală (c) ( când există mai mult de 2 degete)
cu închidere voluntară
(c)
cu deschidere voluntară
(d)
a. b. c. d.
Analiza posibilităţilor de substituire tehnică a mîinii umane
CONCLUZIE: Gradul de asemănare cu mâna umană este dat de:
- forma; - numărul degetelor ; - modul de acţionare a degetelor.
Criterii de evaluare a dispozitivelor terminale din construcţia protezelor de membru superior
Antropomorfism:
Capacitatea unui dispozitiv terminal de tip protetic sau robotic de a imita
mâna umană, parţial sau total, din punct de vedere al formei,
dimensiunilor, consistenţei şi a aspectului general (incluzând culoare,
temperatură şi alte aspecte).
Dexteritatea:
Capacitatea unui dispozitiv terminal de tip mână artificială de a efectua
multiple activităţi cu un nivel ridicat de complexitate. Domeniul
dexterităţii se împarte în:
• prindere (prehensiune) sau apucare;• manipulare internă.
Criterii de evaluare a dispozitivelor terminale din construcţia protezelor de membru superior
- din punct de vedere a activitaţilor funcţionale reproduse -
Prehensiunea: capacitatea mâinii de a apuca şi manipula în siguranţa
obiecte de diferite dimensiuni,forme şi greutăţi.
Aprehensiunea: capacitatea mâinii de a percepe prin senzorii de care
dispune forma, textura, greutatea, etc.
Senzori de forţă/momentSenzori tactiliSenzori tactili intrinseci,etc
PROTEZE CU DEGETE RIGIDE de tip mâna
mecanică
a. Mâna mecanică pentru copii, tip „NY”
b. Mâna mecanică pentru copii, tip „CAPP”
c. Mână mecanică pentru adulţi, tip „Dorrance”
d. Mâna mecanică pentru adulţi, tip „Becker”
Exemple: proteze cu acţionare prin tracţiune (Hosmer)
Proteze cu acţionare electrică
1) Mâna mecanică cu degete rigide pentru amputaţie transmetacarpiană „8E44 Transcarpal Hand” realizată de firma Otto Bock (Germania)
3) Proteza de mână „Motion Control Hand”
2) Proteză pentru adulţi „Centri”
PROTEZE CU DEGETE RIGIDE de tip mâna
mecanică
PROTEZE CU DEGETE ARTICULATEde tip mână mecanică
Elemente elastice
Roţi de curea
Proteza cu trei degete articulate „SPRING Hand”
PROTEZE CU DEGETE ARTICULATE
Fig.3.31
Sistem de control
MPP
Sursade energie
Micro-procesor
5
20
19 10 9 11
16 15 3 18 2 12
Semnale de comandă(biologice, presiune,etc.)
4
5
8 7 6 13 14
12b,c 12a
12a
1
17
tip mână mecanică
Micro-procesor
Port serial
Moto-reductor Sursă
de energie
Dispozitiv vibrator
Electrod 1deschidere
Periferice
Electrod 2închidere
Semnal de feedback
Semnal de comandă
Semnal de comandă
Senzor de forţă
Senzor de forţă
Senzor de forţă
PROTEZE ÎN CONCEPŢIE MECATRONICĂ
Interpunerea unei proteze între om şi obiectele din jurce urmează a fi " prehensate" trebuie analizată în ansamblu.
Tipul şi caracteristicile protezei sunt determinate de:
- datele anatomo-funcţionale şi biomecanice ale amputatului;
- tipul activităţilor ce urmează a fi desfăşurate;
- de natura, forma şi greutatea obiectelor de manipulat.
ASPECTE SPECIFICE PROIECTĂRII
Triada om-proteză-obiect În cazul unei proteze de antebraţ ce asigură prehensiunea şi supinopronaţia gradele de mobilitate vor fi caracterizate prin: - viteza/timpul de deschidere /închidere (ωd, nd)- viteza şi timpul cu care se realizează mişcarea de supinopronaţie (ωs, ns);
Obiectul va determina prin: - greutate (G), - gabarit (Φ) - natura suprafeţei sale (µ)
forţele şi momentele necesare a fi dezvoltate de proteză în vederea manipulării,
Obiectul va influenţa deci, atît sistemul tehnic (proteza) cît si pe purătorul acestuia care trebuie să fie capabil să genereze comenzile necesare realizării mişcărilor.
CRITERII DE PROIECTARE A PROTEZELOR DE MEMBRU SUPERIOR
• Criteriul cinematic
• Criteriul cinetostatic
• Criteriul preciziei de prindere
• Criteriul forţei de apucare
CRITERII DE PROIECTARE A PROTEZELOR DE MEMBRU SUPERIOR
• Criteriul cinematic
- se referă la raportul dintre deplasarea Sd la nivelul degetelor şi deplasarea Sa a sistemului de acţionare:
Respectarea acestui criteriu impune ca mecanismul să realizeze prin cinematica sa valori cît mai mari ale raportului A deci să se obţină deschideri cît mai mari ale degetelor în condiţiile unor deplasări cît mai reduse la sistemul de acţionare.
CRITERII DE PROIECTARE A PROTEZELOR DE MEMBRU SUPERIOR
• Criteriul cinematic
În cazul protezelor acţionate cu energie corporală:
în care:
cursa degetelor se poate evalua fie prin apertura Sd (mărime liniară) fie prin unghiul α (mărime unghiulară) de deschidere a acestora
iar deplasarea sistemului de acţionare prin cursa c a cablului de comandă.
CRITERII DE PROIECTARE A PROTEZELOR DE MEMBRU SUPERIOR
• Criteriul cinematic
În cazul protezelor acţionate cu energie electrică:
Poate fi exprimat:- ca raport al deplasărilor unghiulare α şi β ale degetelor, respectiv ale sistemului de acţionare (motorului) sau - prin vitezele unghiulare (ωd ,ωa) sau turaţiile (nd, na) ale acestora.
CRITERII DE PROIECTARE A PROTEZELOR DE MEMBRU SUPERIOR
• Criteriul cinetostatic
Este introdus prin funcţia de forţă H :
în care:
Fd reprezintă forţa de strîngere dezvoltată de degete iar
Fa, forţa dezvoltată de sistemul de acţionare
Conform acestui criteriu, mecanismul optim corespunde obţinerii unei forţe de strîngere cît mai mari, deci a posibilităţii mnaipulării unor obiecte cît mai grele, în condiţiile dezvoltării de către sistemul de acţionare a unor forţe cît mai reduse.
CRITERII DE PROIECTARE A PROTEZELOR DE MEMBRU SUPERIOR
• Randamentul mecanismului
Se exprimă ca inversul produsului rapoartelor cinematic şi cinetostatic:
indică necesitatea realizării unui compromis în alegerea mecanismului: mecanismul care prin structura sa ar corespunde atît din punct de vedere cinematic (A=maxim) cît şi cinetostatic (H=maxima) conduce la obţinerea unui randament redus.
Se impune deci fie limitarea performanţelor cinematice (dimensiunile obiectului) fie a celor cinetostatice (greutatea şi dinamica protezei) funcţie de tipul activităţilor în cadrul cărora proteza va fi utilizată de către purtător (igiena personală şi manipulări uşoare sau activităi solicitante).
CRITERII DE PROIECTARE A PROTEZELOR DE MEMBRU SUPERIOR
• Criteriul preciziei
(se va analiza la sistemele de supinopronaţie)
CRITERII DE PROIECTARE A PROTEZELOR DE MEMBRU SUPERIOR
• Criteriul forţei de apucare
Criteriul forţei de apucare sau criteriul asigurării manipulării exprimă valoarea forţei de apucare minime ce trebuie dezvoltată de dispozitiv pentru a se evita alunecarea obiectului:
în care:
G – greutatea obiectului; μ - coeficientul de frecare dintre obiect şi suprafaţa de contact cu degetul; a – vectorul unitate al axei obiectului; Fi - forţa de inerţie.
CRITERII DE PROIECTARE A PROTEZELOR DE MEMBRU SUPERIOR
• Criteriul forţei de apucare
N1
Ni
N2
Ff1
Ff2
Ffi
G Fd
Fd
N
N M1
M2
G
N
N