DESENVOLVIMENTO DE UM QUIRODÁCTILO DE MEMBRO SUPERIOR ATIVADO POR LIGA COM MEMÓRIA DE FORMA

Abstract

Technological Education of Fonseca, CEFET / RJ, as part of the requisites required to obtain a Master's degree in Mechanical Engineering and Technology of Materials. This work presents the methodology developed for the creation of quirodactyls to be implemented in prostheses fabricated using rapid 3D prototyping and having as actuators NiTi alloys with shape memory effect. Alloy wires with shape memory were formed into torsion springs that will be used as actuators in order to allow the amputee a lighter prosthesis, with more organic movements in the development of their daily tasks. Different methods were studied, both actuation and actuators for the execution of the anthropomorphic movements of the amputated limb. Twist springs with different heat treatments were manufactured in order to find the best combination for achieving the movements and strength. To measure the force generated by the spring an apparatus was developed using load cells and a methodology based on simple programming, open architecture and low cost. For the development of the quirodactyl, two torsion springs were used and an analysis of the generated forces and movements was made. The force generated by each torsion spring was approximately 7 N and with activation in all phalanges could reach 21 N. The prototype showed angles of rotation of the phalanges very close to those found in human fingers.

Este trabalho apresenta a metodologia desenvolvida para a criação de quirodáctilos a serem implementados em próteses fabricadas utilizando prototipagem rápida em 3De tendo como atuadores as ligas de NiTi com efeito de memória de forma. Fios de ligas com memória de forma foram conformados em molas de torção que serão usadas como atuadores a fim de possibilitar ao amputado uma prótese mais leve, com movimentos mais orgânicos no desenvolvimento de suas tarefas diárias. Foram estudados diferentes métodos, tanto de acionamento quanto de atuadores para a execução dos movimentos antropomórficos do membro amputado. Foram fabricadas molas de torção com diferentes tratamentos térmicos a fim de encontrar a melhor combinação para a realização dos movimentos e força. Para mensurar a força gerada pela mola foi desenvolvido um aparato usando células de carga e uma metodologia baseada em programação simples, de arquitetura aberta e custo baixo. Para desenvolvimento do quirodáctilo, foram usadas duas molas de torção e feita uma análise das forças e movimentos gerados. A força gerada por cada mola de torção foi de aproximadamente 7 N e com acionamento em todas as falanges pode-se chegar a 21 N. O protótipo apresentou ângulos de rotação das falanges bem próximos aos encontrados em dedos humanos.