Autodesk
Компания
33,88
рейтинг
10 июля 2014 в 16:38

Разное → Российские протезы пальцев созданные с помощью 3D-печати



В России стоит очень острая проблема — отсутствие функциональных протезов пальцев рук. Существующие доступные решения нефункциональны и носят сугубо косметический характер. Но почти год назад команда компании Can-Touch.ru (специалисты в области промышленной 3D-печати) вдохновилась идеей создания функционального детского протеза. К проекту вскоре присоединились инженеры компании W.E.A.S. Robotics (специалисты в области робототехники), и началась серьезная работа.

Под катом история о том, как разрабатывается этот протез. Приводим текст, написанный от первого лица непосредственно членами команды проекта.

Первый пациент

Наш первый пациент — Александр, житель города Ярославль. В результате несчастного случая он потерял пальцы на обеих руках, но кистевые суставы сохранили полную функциональность.

Подробный отчет, как создавался этот протез, вы можете прочитать в статье Протез кисти при помощи 3D-печати: наш путь от идеи до реализации. Это было сложно, но интересно, и с первого раза не все получилось, его протез еще требует доработки.



Девочка Оксана

Второй пациент — маленькая девочка Оксана. В основе версии протеза для нее лежала модель, полностью созданная конструкторами и дизайнерами проекта.
Стоит отметить, что примерка выявила недостатки конструкции, но также показала, какие из решений были удачными. Сейчас Оксана осваивает уже вторую, улучшенную модификацию протеза.
А вот видео с установкой нашего третьего протеза десятилетнему Даниилу из Саратова.



Откуда все пошло

Вот это видео вдохновило команду проекта на создание протеза. Южноафриканский краснодеревщик Ричард Ван Ас разработал механический протез с функционирующими пальцами, который можно распечатать на 3D-принтере. Ван Ас бесплатно изготовил протезы уже нескольким детям.
Эта тема их очень заинтересовала, захотелось сделать что-то доброе и полезное. Ребята стали искать информацию о подобной практике в России и, к сожалению, ничего не нашли. Возможно, нам просто не удалось ничего найти, а возможно, у нас этим действительно никто не занимается.

Конструкция протеза и технология установки

Изготавливают протезы с помощью 3D-печати, работая на промышленных 3D-принтерах. Такие принтеры обеспечивают печать высокой точности, что гарантирует высокое качество изделия. Еще одно из основных преимуществ 3D-печати в том, что можно сделать абсолютно индивидуальное изделие по размерам, форме и конструкции, и делает ее незаменимой в протезировании.





Протез работает (осуществляется схват) за счет сгиба лучезапястного сустава. Он компенсирует ребенку отсутствие пальцев и позволяет вести более полноценную жизнь.

Изготовление и установка протеза происходит следующим образом:

1. Сначала необходимо снять размеры руки ребенка, далее доработать модель и отправить на печать.
2. Детали протеза печатаются на 3D-принтере по технологии SLS из биологически нейтрального пластика — полиамида (PA2200)
3. Далее протез собирается на специальный термопластик, который размягчается при температуре 80 градусов, охлаждается и формует каркас протеза прямо на руке.
4. После сборки остается только отрегулировать натяжение тяговых тросов и можно приступать к осваиванию протеза, что, конечно, требует времени.



Весь процесс установки протеза (от подготовки модели до начала тренировок) занимает 5-6 дней.
Отдельно стоит отметить одну особенность работы над проектом на текущей стадии. Разработка конструкции и дизайна протеза осуществляется удаленно различными участниками команды. В связи с этим мы долго искали возможности совместного управления проектом в облачной среде и после знакомства с представителями компании Autodesk, они предложили решение. Мы заключили партнерское соглашение с компанией по программе CleanTech, и нам предоставили несколько лицензий программного пакета Product Design Suite. Главным преимуществом сотрудничества с Autodesk для нас является очень удобная удаленная работа всех членов команды, которые используют различные программные решения (Inventor, 3ds Max, AutoCAD и проч.). Интеграция осуществляется с помощью программы Autodesk Vault, что существенно сокращает время на обмен информацией внутри команды.

Поддержка проекта

Важной задачей для успешной реализации проекта является поиск серьезных партнеров как в России, так и за рубежом. На текущий момент, партнерами компании являются: Институт протезирования им. Г.А. Альбрехта (Санкт-Петербург), бизнес-инкубатор «Ингрия» (Санкт-Петербург), дизайнерское агенство Organica (Москва, Британская Высшая Школа Дизайна), сеть международных центров социальных инноваций ImpactHub.

Текущие задачи и взгляд вперед

Как было отмечено выше, у нас еще есть некоторые недочеты в конструкции. Вот основные задачи, которые предстоит решить:

1. Разработка нового механизма возврата кисти в стандартное положение после сгиба.
2. Поиск оптимальной позиции большого пальца для максимально удобного и функционального схвата.
3. Нужно сделать более удобные крепления и регулировку натяжения тросов.

Далее будут распечатаны 5-6 протезов для испытаний (каждый из этих протезов будет установлен отдельному пациенту), по результатам которых будет создан пред-рыночный образец, которому предстоит сертификация (главное требование — протез должен отработать 1 млн. циклов).

Так же мы приступили к разработке электромеханического протеза и уже сделали первый прототип. Сейчас осуществляется проверка на собираемость всей электромеханической схемы и первые испытания в связке с мио-датчитками.





В целом же, план развития проекта на ближайший год выглядит следующим образом:

1. Доработка конструкции механического протеза пальцев.
2. Доработка электромеханического протеза.
3. Сертификация и вывод на рынок механических протезов пальцев.
4. Сертификация и вывод на рынок электромеханического протеза.
5. Разработка прототипа плечевого экзоскелета для людей с болезнью артрогрипоз и демонстрация прототипа на международной конференции в Москве.

Мы открыты к сотрудничеству

Будем рады любым советам, предложениям, информации, нужным контактам, а также распространению этой идеи и репостам. Общими усилиями уже удалось изготовить три образца. Проложена тропинка в будущее, где многие дети и взрослые могут получить подобный протез по доступным ценам, по сравнению с тем, что есть сейчас. Единомышленники, призываем вас к диалогу и взаимодействию. Оставляйте ваши комментарии к посту, пишите сообщения на почту info@can-touch.ru. Будем рады каждому откликнувшемуся!
Автор: @Superdesk
Autodesk
рейтинг 33,88
Компания прекратила активность на сайте

Комментарии (40)

  • +1
    Интересный проект.
    Раньше сталкивался с такими-же например enablingthefuture.org/, но только не российскими.
    www.adafruit.com/blog/2014/07/10/flexy-hand-2-by-gyrobot/ тут даже целое сообщество разрабатывающие OpenSourse протез.
    Успехов вам в вашем проекте.
  • +7
    Это очень круто. Вы молодцы!
    • +1
      Большое спасибо за добрые слова, мы будем стараться и дальше!)
  • 0
    Смотрели ли вы на Myo? www.thalmic.com/en/myo/
    По-моему то что нужно для управления электромеханическим протезом.
    • +1
      К сожалению, у ребят нет акка с возможностью комментить на хабре, потому не могут тут ответить. Но да, в планах как раз использовать подобный браслет для управления.
      • +2
        Дайте почту — вышлю инвайт.
        • 0
          Спасибо. info@can-touch.ru
          • 0
            Ушло.
            • +2
              Спасибо большое. Теперь мы с удовольствием ответим на все ваши вопросы.
  • 0
    А в той кисти, что на фото каким образом пальцы разгибаются обратно?
    • 0
      Там два разных протеза. В тяговом, возврат пальцев осуществляется за счет резинки, но сейчас экспериментируют с упругими металлическими пластинами. А в электро все движется за счет движков.
      • 0
        Я в прототипе делал жесткую привязку сгиба/распрямления пальца к изменению положения приводной тяги.
        Вот, в качестве идеи, вдруг полезным окажется: www.youtube.com/watch?v=1gJkZCU3_No
        • 0
          Спасибо за идею, мы подобным образом сделали сгибание в нашем МИО-электрическом протезе.
  • 0
    Интересный проект.
    Раньше сталкивался с такими-же например enablingthefuture.org/, но только не российскими.
    www.adafruit.com/blog/2014/07/10/flexy-hand-2-by-gyrobot/ тут даже целое сообщество разрабатывающие OpenSourse протез.
    Успехов вам в вашем проекте.
  • +8
    Отличное дело!
    Но у меня есть вопрос: неужели решающее значение играет 3Д принтер? Неужели с помощью «старых» технологий (я имею в виду простейший станочек с ЧПУ и четырьмя осями) нельзя сделать механику быстрее, точнее и качественнее и дешевле? Неужели только отсутствие 3Д принтеров тормозило весь процесс?
    Вырвался этот вопрос после прочтения 72345-й статьи про разные изделия на 3Д принтере. Я только за развитие такой печати, но неужели в вашем замечательном устройстве 3Д принтер сделал все самое важное, и никто другой не мог (из заголовка я именно так и понял).
    • 0
      Можно, конечно, всё сделать «старыми» технологиями. Но 3D-принтер сейчас можно купить и собрать за 10-15 тысяч рублей (это стоимость полных комплектов для сборки, которые можно заказать в Китае по почте). При этом почти готовое изделие можно создать, «скачав с интернета». Покажите мне любую «старую» технологию, которая была бы настолько же доступной в любой точке нашей страны, и обладала свойствами «скачал и распечатал» — без чертежей, без пухлых томов документации, без хождений в поисках станков с ЧПУ или кропотливого ручного труда. В этом огромная сила «репликаторов». Взгляните, например, на сайт www.thingiverse.com, где люди делятся своими творениями — от украшений до сложных механизмов. Конечно, с 3D печатью не всё гладко, но прогресс налицо, и я думаю что у технологии большое будущее на массовом рынке.
      • +1
        Если вы хотите качества изделий как на принтере за 10 т р, то станок по пластику за эти деньги тоже можно собрать, хоть и качество тоже будет лучше принтерного… А уж если о дешевизне заговорили, считать надо и расходные материалы.
        О каких томах речь? Все подобно. Скачал модель и отфрезеровал. Принципы превращения модели в траекторию сопла/фрезы аналогичны.
        О каких хождениях речь? Мы ж за 10-15 т р в китае все заказали (принтер/станок).
        Я рад развитию 3Д печати и верю в её будущее, только у всего своя область, мне кажется, что область 3Д печати — это специфические материалы, которые не обработать традицонными способами. Поэтому немного напрягает постоянное тыканье носом в 3Д печать сейчас.
    • +4
      3D-принтер, конечно играет не решающее значение для решения подобных задач. Но мы работаем именно на них. И все таки принтер позволяет сделать то что на одном станке ЧПУ без дополнительной доработки сделать нельзя. Ну и по времени принтер быстрее. Мы загружаем в камеру сразу все детали и распечатываем за раз (хоть 20 разных протезов), потом просто отчищаем от порошка и у нас готовые к использованию детали.
      • 0
        Я ж не зря вопрос задал )
        Рассказали бы подробно о печати, об уникальности изделий, раз уж в заголовке упомянули.
        Насчет скорости поспорю. Принтер у вас профессиональный, если взять станок такого же уровня, будет быстро, точно и красиво.
        • 0
          Про печать:
          Для производства мы используем промышленный 3D-принтер EOS Formiga P100 работающий по технологии выборочного лазерного спекания. Эта технология примечательна тем, что можно выращивать детали абсолютно любой геометрии. Как раз по такой технологии получаются вот такие механизмы в сборе:



          В качестве материала для печати мы используем биологически нейтральный белый полиамида PA2200. Плюс это самый прочный и удобный материал из доступных.

          По поводу уникальности изделия не очень понял, что имено вас интересует? С удовольствием отвечу на любые уточняющие вопросы)

          А что касается станка такого же уровня, согласен, но мы таким не располагаем и со временем обязательно испробуем различные варианты производства и выберем те, которые по своим параметрам подойдут лучше всего. Мы открыты к сотрудничеству и если у вас есть опыт работы с подобными станками и тем более доступ к ним, то мы с удовольствием с вами пообщаемся на эту тему)
          • 0
            Вы только не подумайте, что я с претнзиями к вам или наездами )).
            Если у вас был этот принтер, а потом вы решили делать протезы, тогда все логично. Если вы решили делать протезы и для этого подбирали технологию — другое дело, как я уже говорил, можно было выбрать более консервативную, но лучшую (по моему мнению).
            А под уникальностью я как раз и подразумевал ограничения станка с ЧПУ. Например, невозможно на нем сделать полую неразъемную деталь, а на принтере можно (только дырочку для высыпания лишнего порошка оставить)))). Есть у вас подобные детали?
            Вы, кстати, хитроконструктивны, и это хорошо ).
            • 0
              Абсолютно не против ваших вопросов, я только рад конструктивному разговору.
              В нашем случае был именно первый вариант, мы занимались 3D-печатью всяких прототипов, а потом решили запустить этот проект.
              Если говорить про уникальность деталей, то у нас наверное нет таких, которые нельзя вообще сделать другими способами, но вот, например, очень мелкая шпилька, которых надо 5 штук. Из тех станков с ЧПУ, с которыми, я сталкивался, такую шпильку выточить не смогут. Н опть таки, повторюсь, у нас опыта работы с крутыми станками с ЧПУ нет, но нам его точно не хватает, так что с удовольствием пообщаемся и пострудничаем с профессионалами в этих вопросах.
              image
              • 0
                Вот, кстати, замечательный пример детали.
                Если я правильно понял, на ней что-то вращается. В случае вращения, поверхность, полученная на принтере (слоистая) не создает проблем? Наверное, делается дополнительная обработка?
                Вас смутил в этой детали маленький размер? Единственная проблема — подбор инструмента.
                Вы в очередной раз упомянули крутизну станков с ЧПУ. Я как раз и пытаюсь подчеркнуть, что принтер у вас крутой, а станочек для ваших потребностей крутой не нужен. При обработке пластиков резко уменьшаются требования к жесткости станка.
                Удачи в вашем деле!
                • 0
                  Да, ан ней как раз сустав работает, а проблем со слоистостью не возникает и постобработки ни какой не делаем. Просто достаем их принтера, оттряхиваем от порошка и используем.
                  Но по поводу станка я говорю так, потому что те станки с которыми мне приходилось сталкиваться с такой задачей не справятся, а какой справится я пока не знаю, но попробую что-то поискать, может что найдется и мы перейдем на станки.
  • 0
    Я как-то начинал делать роборуку по мотивам вот такой кисти.
    Получилось примерно вот что:


    Т.е. вполне можно потянуть за один тросик, и палец начнёт равномерно, на один и тот же угол, сгибаться сразу в трёх суставах. Равномерность обеспечивается системой рычагов. Если интересно, могу показать «мои» внутренности, но сам принцип по-моему лучше виден по ссылке.

    Мне кажется, 3D-принтер лучше сочетать с лазерной резкой. Металл всё-таки более прочен и долговечен. Из пластика можно печатать детали пустотелого корпуса, а скелет — листовой металл. При выходе на более менее крупные серии — штамповка для металла и литьё для пластика — по цене в крупных партиях ни одна новая технология и близко не сможет с ними конкурировать.
  • +1
    А это можно уже купить свободно или как-то смастерить для себя, если у меня, например, вдруг рука отморозится?
    • +1
      Пока нашего изделия нет в свободной продаже, потому что технические средства реабилитации требуют сертификации, чем мы сейчас и занимаемся. После сертификации мы сможем предоставить наше решение широкому кругу нуждающихся и это позволит получить компенсацию от государства при приобретении нашего решения.
      А смастерить можно все что угодно, особенно если вы владеете 3D-моделированием, но даже и без такого скила все возможно, было бы желание)
      • +1
        Здорово что есть такие люди как вы.

        Желаю вам побыстрее закончить все формальности.
        • 0
          Большое спасибо. Надеюсь мы не сильно застрянем на этом вопросе, но пока это является одной из самых непростых задач.
          В сложившейся ситуации радует то, что мы живем в такое время, когда разработка нового продукта происходит быстрее и проще вопросов с документами) Промышленные технологии теперь становятся доступными и можно быстро решать сложные технологические задачи не выходя из дома)
  • +1
    Жалко девочку. Как хорошо, что есть такие высокотехнологические протезы, то они явно не всем по карману.
    • +1
      Хорошо, что они не по карману? о__О
      • 0
        плохо, что они не по карману обычному, среднестатистическому жителю, наверное.
    • +1
      Сдается мне, что механический протез, как раз должен быть довольно бюджетным
      • 0
        Да, стоимость получается даже ниже, чем у существующих косметических протезов.
      • 0
        но вы знаете, как у нас в стране делается.
  • 0
    Очень здорово! Ребята спасибо Вам за то, что помогаете таким людям и особенно детям. Когда читаешь про такие истории, появляется надежда, что не все так плохо в этом мире )
    • 0
      Большое спасибо за поддержку. А в нашем мире действительно все на так плохо, поверьте, мы живем в удивительное время и нас еще много всего интересного ждет впереди.
  • 0
    Очень подозрительно похожа ваша разработка на общеизвестный robohand. Или я что-то упустил из статьи?
    • +1
      Конечно, похожа, тут вообще сложно сделать что-то не похожее на данное решение и на руку в целом)
      Как и написано в этой статье, мы вдохновились работой Ричарда и его проектом и захотели реализовать его в России. Но важным отличием является то, что в нашей стране отрасль протезирования гораздо консервативнее и более регламентирована чем, например, в Южной Африке) Поэтому, чтобы наша задумка получила полноценное распространение, мы решили действовать в рамках правового поля и сейчас занимаемся вопросами сертификации.
      А что касается модели, то мы создали всю модель с нуля и добавили в нее не мало изменений, потому что для полноценной кастомизации под разные травмы и размеры нам необходимы полноценные исходники. Мы, например, полностью изменили схему хвата, потому что в модели Ричарда при увеличении геометрии под большие размеры большой палец не выполнял свои функции.
      Да и мы с Ричардом не единственные, кто занимается подобными разработками. На данный момент мы знакомы с 6 командами из разных уголков планеты, которые создают свои варианты протезов, и мы с ними активно сотрудничаем и обмениваемся опытом.
  • 0
    В любом случае желаю успеха, ведь это важная и нужная работа.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое Разное