Dans le cadre des Sciences de L’Ingénieur au LP2I, nous vous présentons une étude sur le Bras Bionique réalisée par BOONE Clément, DUBECH Lola, SAULNIER Octave et LA FONTAINE Louis.
Squelette mécanique d’un bras bionique. (bras droit) // Source : proceeder.eu
Étude 1 – Le bras bionique
- ANALYSE DE BESOIN
Fonction principale :
Ce bras bionique permet, à partir de l’information transmise par le cerveau, de contrôler le bras simplement par la pensée pour pouvoir remplacer le bras d’une personne humaine. Elle se rapproche au plus près de ce dernier par son poids, sa puissance, ses mouvements et sa dextérité.
Prothèse bionique (bras gauche) // Source : http://www.homme-bionique.com
Fonctions de services et contraintes :
Le bras bionique doit pouvoir répondre aux besoins de l’utilisateur. Lorsque l’utilisateur achète ce produit, il souhaite que l’objet remplace partiellement, voir totalement l’usage de son bras. Il doit pour cela :
- bénéficier d’un design permettant d’intéresser le plus de monde possible (par exemple, il est possible d’ajouter une certaine pilosité ainsi que certains tatouages pour ressembler le plus possible à un bras réel.)
- ne pas être trop bruyant
- bénéficier de matériaux compatibles avec la peau humaine, qui soient solides et durables
- pouvoir être contrôlé par le cerveau
- bénéficier d’une autonomie suffisante pour que l’utilisateur ait besoin de le recharger le moins souvent possible.
- bénéficier environ du même poids qu’un bras normal pour ne pas perturber l’utilisateur et rendre son utilisation la plus agréable possible.
- bénéficier d’une bonne fluidité de mouvement.
2. ANALYSE DU SYSTEME
Fonctionnement vu de l’utilisateur :
Fonctionnement du bras bionique // Source : brasbionique.wordpress.com
Le bras bionique est contrôlé par le cerveau qui lui envoie des informations par le biais de la
pensée. Une puce située dans l’avant bras permet de restaurer la connexion entre le cerveau et les signaux nerveux (grâce à la transplantation de nerfs dans la poitrine du patient). Au niveau de l’épaule, le bras bionique à une multitude de micro capteurs qui interprètent les informations envoyées par le cerveau vers les muscles absent. Le bras effectue ensuite le mouvement demandé par l’utilisateur.
3. FONCTIONS ET SOLUTIONS TECHNIQUE
Shéma d’un capteur nerveux // Source : http://tpepauljulienlievrethomas.16mb.com
–Capteurs:
Fonction technique: réception des informations de sortie nerveuses, rétablir la connexion nerveuse entre le bras et le cerveau.
Solution technique: capteurs nerveux électrode
Le bras bionique fonctionne avec des capteurs qui se situent pour rétablir la connexion nerveuse entre le cerveau et le bras. Pour optimiser cet appareil il faudrait réduire les temps de réaction entre le choix de faire le mouvement et le mouvement effectué. On pourrait aussi optimiser la rapidité du bras car actuellement il faut 3 sec pour effectuer un 360 ° avec le poignets ou le bras supérieur.
–Alimentation:
Fonction technique: Alimenter en énergie électrique de manière autonome.
Solution technique: Batterie rechargeable
4. IMPACT ENVIRONNEMENTAL
Le bras bionique est composé de biomatériaux tels que :
*Les fibres de carbone
*Les alliages de titane
*L’acier inoxydable
*Gomme de silicone
Ce sont des matériaux conçus pour interagir avec les systèmes biologiques. Ces biomatériaux sont utilisés dans le cadre de la médecine. Ils peuvent être naturels ou synthétiques. Il s’agit de varier la composition des éléments en utilisant différents matériaux dans le but d’imiter de la meilleure façon le bras humain. Les matériaux sont donc choisis en fonction de leur comportement face aux tissus humain notamment au niveau du raccord entre le corps et la prothèse Il ne faut pas que ces matériaux puissent avoir des effets néfastes au niveau de la peau ou du corps du patient. Ces biomatériaux permettent donc de remplacer un membre manquant de façon à respecter au mieux la liaison entre le corps et la prothèse.
Nos sources:
*http://www.jhuapl.edu/prosthetics/scientists/mpl.asp
*http://prouesse-medicale-lbb.e-monsite.com/pages/3eme-partie/fonctionnement-du-bras-bio nique.html
*http://sites.arte.tv/futuremag/fr/protheses-bioniques-vers-la-fin-du-handicap-futuremag
*http://www.labfab.fr/portfolio-item/bionico-prothese-de-main-opensource/
*http://grossecouilles.weebly.com/4–les-mateacuteriaux.html
Nous vous proposons également de regarder cette super vidéo (2:39) de la chaine LCI sur le bras bionique.