Анализ исследований / разработок по теме проекта, обзор существующих решений

1.

Место реализации проекта: Кванториум
ГАОУ АО ДО «РШТ», ЦМИТ «Агрополис-Техно»
Куратор: Рябицев Антон
Сергеевич
Разработчик проекта:
Куликов Артем Витальевич,
16 лет, г. Астрахань

2. Анализ исследований / разработок по теме проекта, обзор существующих решений

Существующие решения тех протезов, которые разработаны медицинскими
компаниями, имеют продуманную кинематику и высокую степень готовности к
промышленному производству. Но они также имеют достаточно высокую стоимость,
при том, что в современном обществе немало людей с ограниченными
возможностями!

3. Обоснование выбора темы

Данный проект заинтересовал меня ещё на этапе ознакомления с заданиями, и я не смог остаться
равнодушным, так как у меня есть родственник с ОВЗ, и я знаю о задачах протезирования и проблематике
данного процесса. В проекте я предлагаю свою реализацию функционального рычажного протеза для
частичного протезирования травмированной кисти руки. Мое техническое решение адаптировано под 3D
печать, что позволит снизить стоимость и повысить индивидуальность выпускаемой продукции. Зачем же
нужно использовать протезы кисти руки? На этот вопрос нам может ответить человек использующий
такой протез:
"Я заметил, что если не носить и не использовать протезы рук и кистей, то это может иметь влияние на остальные части
тела. Эти эффекты не заметны сразу, но в долгосрочной перспективе вы можете почувствовать боль и другие проблемы,
связанные со здоровьем. Я знаю из собственного опыта, что плохая осанка может сформироваться, если не носить протез
руки. Например, при развешивании белья после стирки, смене постельного белья, при нарезке овощей. Я был сосредоточен на
том, чтобы все эти вещи делать с помощью своей здоровой руки. Это происходит как в повседневной жизни, так и во время
занятий спортом. Я забыл, как использовать руку с протезом. Сегодня современное протезирование конечностей и пальцев рук
или кистей рук способны дать человеку возможность жить полноценной жизнь."
https://budzdorovoy.ru/28-protezy-ruk-i-kistey.html
Все протезы, которые мне удалось найти на нескольких сайтах, были сделаны при помощи натяжения
фаланг леской и выглядели не очень надёжно, крепление к руке выглядело громоздко и двигать таким
протезом казалось довольно сложно. Мой же протез приводится в действие от механического движения
проксимальной фаланги и имеет кинематическую схему, позволяющую создавать усилие сжатия пальцев.
Такая функциональность обеспечивается при помощи рычажной системы со специально подобранными
точками крепления шарниров.

4. Оборудование и материалы, которые я использовал

CAD программа
Autodesk Fusion 360
3D-принтер
TEVO TARANTULA PRO
Материал
Pet-G пластик

5. Этап 1

На первом этапе я изучил аналоги и конструкции протезов в интернете. Больше всего меня впечатлили рычажные
протезы кистей, но чертежей и моделей в свободном доступе не было, и я решил создать собственный проект,
опираясь на чертежи и фотографии найденных аналогов. Вклад, который я вношу в данный проект, заключается в
том, что мои решения, в отличие от найденных примеров, адаптированы под 3D печать.

6. Этап 2

На втором этапе я занялся изучением кинематических схем движения пальцев и созданием собственного проекта
в программе Fusion 360. Для создания столь сложного проекта мне потребовалось создать несколько вариантов и
выбрать лучший, который в итоге я дорабатывал до готовности рабочего прототипа.

7. Процесс создания модели протеза

Пальцы
Крепления
Форма руки,
которая
использовалась,
для создания
крепления

8. Этап 3

На третьем этапе я занялся 3D-печатью и сборкой протеза. Всего было распечатано более 40 отдельных деталей из
PET-G пластика. На фото представлены детали для сборки отдельных подвижных пальцев, которые объединяются
между собой общим ремешком. В зависимости от типа травмы кисти можно устанавливать нужное количество
протезированных пальцев.

9. Технические характеристики модели

Габаритные размеры: 135x45x32, на данный момент протез включает в себя по 2 фаланги на каждый
палец, состоящий из 8 элементов, которые соединяются шарнирами, а некоторые приклеиваются. В
протезе 4 пальца, которые прикрепляются к специальным держателям, закреплённым на общем
ремешке. Принцип функционирования данного протеза заключается в том, что оставшаяся часть
пальца, осуществляя движение сгиба, тянет за собой конструкцию протеза. Пальцы, входящие в
состав кисти протеза, способны сгибаться и выполнять хватательную функцию благодаря особой
рычажной схеме, представленной на первом изображении.

10.

Какие навыки я приобрёл в процессе выполнения проекта?
В процессе выполнения проекта я научился создавать сборки с большим
количеством деталей в программе Fusion360. Изучил устройство
множества протезов кистей рук. Изучил принцип построения шарнирных
схем обеспечивающих подвижность пальцев. Изучил инструменты
построения анатомических форм при помощи инструментов T-Spline.
Что умел и применил в процессе?
Владел навыками работы в САПР Fusion 360, умел подготавливать модели
к печати, а также печатать их при помощи 3D-принтера.

11. Оценка предпринимательской эффективности и коммерциализации проекта

Разработка и производство протезов, доступных для 3D печати, поможет людям с
ограниченными возможностями, позволит им получить протез в кратчайший срок
и пользоваться им, не боясь испортить, ведь детали протеза легко восстановить.
Сейчас из-за высоких цен на продукцию, выпускаемую индивидуально, данные
изделия стоят дорого. Далеко не многие могут позволить купить себе такой
протез. Данный метод производства позволяет сильно уменьшить затраты на
производство, что приведёт к стимуляции здоровой конкуренции производителей
данной продукции и снижению цен. Также технология 3D-печати поможет
индивидуализировать протезы. 3D-модели можно редактировать перед печатью,
что поможет сделать их удобными и адаптированными под различные случаи
травм кисти. На данный момент мной смоделирован готовый к печати продукт. В
ближайшее мне предстоит сделать много опытов и тестов, постараться помочь
своим изделием реальным людям.

12.

Данный проект подкреплён видеороликом, в котором я делюсь своими идеями и мыслями. Так же в нём показаны
все модели, смоделированные мной!
Увидеть его можно перейдя по этой ссылке: https://youtu.be/tcqvtmHkO4c