Projets:Gantelet

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Description du projet

Dans le cadre du Fabrikarium du 16 au 18 octobre 2019 avec Ariane Groupe, l'objectif du projet Gantelet est de réaliser un système pour compléter la préhension d'une main supérieur des personnes agénésique.

Logo-gantelet.png

Analyse de l'existant

Des prototypeurs ont déjà travaillé sur la question et nous sommes actuellement sur une amélioration de ce qui a déjà été réalisé. Les étapes précédentes sont sur cette page du wiki Projets:Bracelet_multifonction_agenesie

Cahier des charges

  • se fixe sans forcer et à une main
  • pas trop lourd, juste quelques grammes
  • suffisamment fin pour utiliser sa main, son bras et l'objet que c'est supposé tenir
  • système de fixation le plus universel possible afin de tenir : crayon, bic, brosse à dent, brosse à cheveux, fourchette, petit ustensile de cuisine (diamètre de l'objet entre 0,5 et 2 cm)
  • réalisation à moindre coût
  • ergonomique
  • pas trop moche
  • confortable

Equipe

  • Porteur de projet : Solène
  • Contributeurs : les salariés d'Ariane
  • Animateur (coordinateur du projet) : Solène
  • Bénévoles MHK : Gaël
  • Responsable de documentation : Fmfr (Elisa)

Déroulement

Analyse des solutions apportées jusqu'à maintenant et évaluation de l'existant. Rapidement prise en compte que la difficulté dans la création d'un moyen de fixation universelle est dûe au manque de standardisation des différents outils : les crayons et stylos ont tous des diamètres différents. C'est encore plus flagrant sur la brosse à dent, la brosse à cheveux. Les fourchettes également sont tous très différentes.

Analyse

De nombreux prototypages ont été réalisés au préalable, ils ont chacun leur points fort et leurs points faibles. Le groupe est invité à conserver les bonnes idées et les améliorer.

  • Prototypes tenus sur un système de bracelet sont finalement trop instable.
  • Réfléchi ensuite sur un système qui ressemble à un gant de fixation pour caméra type gopro avec une prise engageante de la main sur laquelle on adapte un système de fixation plug and play des appareils.
  • Prototype de la version 1 :

A l'issu de cette nouvelle direction, un premier test a été réalisé. Le poids des objets doit être de 10g maximum. Le système de fixation est beaucoup plus lourd, et même trop lourd pour être porté longtemps. Celui dont le système de fixation est sur le dos de la main n'est vraiment pas ergonomique, donc c'est une idée à écarter.

  • Prototype de la version 2 :

Fabrication sur gant en neoprene. Simple à mettre et léger. Flexible et offre une forme de contension agréable. Le système avec la pince dexter est le plus utilisé encore aujourd'hui. Cependant, l'ouverture de la pince est difficile car il demande beaucoup de force. Le poids est optimal et permet de fixer des objets plus larges que le prototype de la version 1. L'amplitude des axes de rotation est importante grâce à la rotation de la pince.

  • Prototype de la version 3 :

Le système est composé de 3 parties. Une coque a été réalisée grâce à un scan de la main pour bien venir épouser la forme de la main. Un système de fixation a été collé à cette coque qui sers ensuite à venir brancher des objets. Le résultat est plus léger que celui avec la pince dexter. Une autre coque sur la partie supérieure de la main a été rajouté pour aider à tenir le tout et répartir le poids des objets sur une plus grande surface. Le système de serrage se fait sur deux axes, une languette pour venir serrer l'objet, sans utiliser le pouce ou une molette. Ce système n'a pas encore été testé. Mais cela peut servir d'axe de continuation ou d'amélioration pour cette séance de réflexion. A première vue ce dernier système est moins universel que celui avec la pince dexter.

On commence donc par un brainstorming.

Brainstorming

Nous avons écrit nos idées sur un post-it. Ensuite ils ont été rassemblés en catégorie.

Gantelet-brainstorming1.jpg
Gantelet-brainstorming.jpg


Puis, une analyse plus fine a été faite sur les différentes idées pour ensuite diriger les groupes de travail.

Un groupe était dédié au système de fixation à la coque et aux différents objets. Un groupe était dédié à la coque incluant les/le futur système de fixation Une groupe était dédié une vision ergonomique de l'ensemble.

Durant le travail des idées ont été testées et délaissées. Certaines personnes étaient itinérantes selon leur compétences sur les différents pôles.

Le système de fixation universel devant accueillir des objets très différents, nous avons décidé d'y aller par étape :

  • 1 - Un système penser pour tenir un objet de type crayon
  • 2 - Vérifier comment aussi tenir un objet de type fourchette
  • 3 - Et l'adapter pour tenir un objet de type brosse à dent

Au final, de nombreux allers retours ont dû être menés car le système pensé pour l'un ne l'était pas pour l'autre. La brosse à dent demande des retours et des rotations alors que le crayon lui, requiert des retours plus appuyés pour laisser une trace sur le papier etc.

Tenir un objet de type crayon

Comment faciliter la tenue d'un crayon sans doigts ? Recréer une pince avec un pouce préhenseur ? Rajouter un élément qui vient tenir et diriger le crayon ? Comment améliorer le confort et l'usabilité de l'outil ? Comment ne pas sur solliciter les muscles et l'épaule pour retrouver des gestes sains et serein ?

Principes

L'idée retenue dans ce premier test est d'aider à saisir le crayon en facilitant la préhension de l'objet grâce à la création d'une pince.

Les contraintes que nous avons retenue dans ce cas sont : existence d'un début de pouce et pas de rotation du poignet.

Matériel

Pour tester l'idée, nous avons fait avec les moyens du bord :

  • bandes scratch velcro
  • mousse
  • crayon

Réalisation

Entourer la main de bandes velcro. Une première bande vient entourer la main et l'autre en bracelet au niveau du poignet. Entre la main et le velcro, insérer un bout de mousse.

Crayon1.jpg
Brosse1.jpg


De cette façon la "pince" a été réduite. Sans effort, le pouce vient retenir le crayon.

Prototypage

Cette première fabrication rapidement réalisée a permis de valider l'idée. Maintenant passons à l'étape d'une finition de meilleure qualité avec un processus qui servirai à d'autres agénésique.

Matériels :

  • scan de la main pour réaliser la coque
  • tissu pour réaliser le gant qui se place autour de la main et sous la coque
  • coque personnalisée
  • mesh 3D de l'extension pour combler la pince
  • pièce souple pour se coller au crayon, bic ou pinceau

Réalisation :

Gantelet-porte-crayon.jpg

Un gant a été cousu pour que la peau ne soit pas en contact direct avec le système de fixation.

Une coque a été imprimée, à laquelle on a rajouté un support latéral qui vient juste diminuer l'espace entre le doigt et le pouce.

Une pièce a été imprimée avec du fil souple pour que celui-ci coince le crayon, pinceau, feutre, bic de taille différente. Le pouce viendra sans effort réaliser la pince. L'écriture même fine est maintenant possible pour un moindre effort.

Gantelet-tenir-crayon.jpg

Il faudra réaliser des pièces souples qui viendront coincer l'outil scripteur de tailles différentes selon les diamètres des crayons.

Fichiers :

  • stl de la pièce qui vient aider à pincer l'outil.

Media:Support Stylo sans crans.stl Gantelet-piece-souple-cura.jpg

  • stl de la coque.

Coque_vendredi_3dbuild.stl

Concevoir un système de fixation universel

Les outils ont tous des dimensions différentes, cependant il n'est pas forcément nécessaire de réaliser un système énorme pour porter un outil fin de type crayon. Alors réalisons des modèles de support différents, le plus adapté aux largeurs des tiges des outils.

Principe

La main atrophiée est entourée d'une coque sur laquelle on cherche à adapter le porte outil. Le porte outil est fixé sur le gant grâce à un rail mâle. Le rail femmelle est fixé sur la coque qui entoure la main.

Matériel

  • coque
  • porte outil

Porte outil

Réalisation d'un objet 3D composé de plusieurs parties :

  • une roue crenelée pour permettre le pivot du porte outil afin d'orienter l'objet
  • système de serrage
  • prise de serrage
  • rail mâle et femmelle


Deux exemples ont été réalisés, la différence concerne le diamètre du porte-outil afin de mieux s'adapter à la dimension des outils :

Systeme support outil petit-coupe.PNG

Media:Support_outil_petit.zip Media:Support_outil_grand.zip

Ci-dessous une photo des deux porte-outils avec un diamètre différent.

Pore-outils-imprime.jpg

Ci-dessous une photo du grand porte-outil avec un couteau bloqué à l'intérieur.

Porte-outils-avec-couteau.jpg

Concevoir une coque adaptée à la morphologie de la main

Réalisation à l'aide de logiciel 3D de coques personnalisée. Un scan de la main a permis de réaliser plus rapidement une coque de la main.

Ci-dessous voici une face de la coque, réalisé avec le logiciel 3D afin de l'exporter pour l'imprimante 3D. Des échaffaudage sont visibles afin que la pièce soit imprimable.


Coque capture.PNG

L'autre coque inclus une partie saillante afin d'aider à la pince ainsi que la partie femelle dentelée.

Coque-imprimee.jpg

Concevoir un gant pour recouvrir la main

Réalisation d'un gant sur mesure afin que le plastique de la coque ne touche pas la peau, pour plusieurs raisons :

  • transpiration
  • confort
  • douceur
Gantelet-en-construction.jpg

Réalisation

Couper le tissu, coudre les morceaux ensemble et ajouter des sangles afin que la personne puisse de manière autonome serrer, et desserrer. Afin de solidifer le tout, ne pas hésiter à coller la coque sur le tissu et coudre dans les trous de la coque sur le tissu.

Gantelet-en-construction.jpg

Concevoir un système entre la coque et le porte outil universel

L'objectif est de concevoir un système de fixation sur la coque, léger, solide et à manipuler sans force.

Fourchette03.jpg

Le porte outil universel requiert simplement de fixer sur les objets une plaque carré qui permet de coulisser sur la plaque mâle. Résultat, le port de la brosse à cheveux est maintenant possible et la tenue suffisante pour se brosser les cheveux.

Solene-se-coiffe.jpg

Et le porte outil permet d'insérer une brosse à dent et avec le système de serrage de l'y fixer suffisament pour supporter le brossage des dents.

Gantelet-brosse-dent.jpg

Bonus : Carte de brossage de dent

Il s'est avéré que le brossage des dents requierts des rotations du poignet en plus de modification de l'inclinaison de la brosse à dent. Le système de fixation doit donc être mobile sur deux axes et se desserer facilement pour permettre de pivoter la brosse à dent ! Pour ne pas se perdre, une carte a été réalisé.

Gantelet-carte-brosseadent.jpg


Il peut être pertinent de guider l'utilisateur dans l'utilisation du gantelet. Avec l'habitude de mauvais geste ont été appris, augmentant le méconfort. Le regard extérieur a permis de corriger cela et de proposer des positions plus ergonomiques. Cette carte permet d'apprendre les bons gestes avec le système inventé.

Démonstration en vidéo

Lien vers la vidéo de démonstration

Conclusion

  • ces solutions sont à moindre coût, moyennant la possibilité d'accéder à un HumanLab ou un Fablab
  • la difficulté reste l'accès à un scan 3D afin de réaliser des coques personnalisées
  • les moyens de fixation sur coques sont adaptable à la place disponible mais le principe pensé correspond au cahier des charges (ne requiert pas de la force, n'occupe pas de hauteur, efficace)
  • les portes-outils universels, seront donc de deux diamètres, un pour les gros objets et un pour les objets plus petits. Les objets s'y place avec l'autre main, et les roues se serrent sans effort grâce à leur ailette. Ils peuvent facilement se désserrer facilement. Le tout est suffisament solide pour autoriser les allés-retours comme la brosse à dent ou la brosse à cheveux.

Évolutions futures

C'est surtout le retour d'expérience de Solène qui permettra d'en savoir plus sur les évolutions. Néanmoins des petits améliorations peuvent déjà être pensées :

  • la coque doit être "percée" pour éviter la transpiration
  • le gant doit être englobant pour une meilleure contention
  • des nombreux portes-outils devraient être imprimés et fixés au préalable sur les outils pour avoir une large collection de prêt à l'emploi
  • idem pour les coques