Ora che è stato realizzato il prototipo ed è stato effettuato lo studio di fattibilità, sarà necessario eseguire dei test clinici nei quali i pazienti verranno realmente forniti di questo meccanismo. Solo così si avrà la certezza che il dispositivo protesico funzioni correttamente.
Dai risultati ottenuti mediante le stime di forza eseguite utilizzando il peso target sovradosato, ci si aspetta che la struttura superi le aspettative: se con la forza sviluppata solo dal cover si è in grado di reggere un oggetto del peso di 0,5 Kg, con un incremento fornito dal paziente, è plausibile pensare di poter sollevare pesi anche doppi o tripli rispetto al target definito in questo lavoro di tesi. Sarà necessario quindi effettuare numerose prove
in-vivo prima di passare alla produzione industriale del dispositivo di protesi per arto
71
Inoltre, è stato scelto di utilizzare le dita e il meccanismo base della mano di una protesi già esistente, ma nulla vieta in futuro di modificare anche questa parte per ottimizzarla dal punto di vista della trasmissione del movimento.
73
Appendice A
Presentiamo in questa appendice il codice compilato in MatLab per lo studio dei modelli.
Codice relativo alla mano
clc close all clear all
L1= 43; % Lunghezza Biella 1
L2= 16; % Geometria triangolo base Dito 1 (Pollice)
L3= 10.85; % Geometria triangolo base Dito 1 (Pollice)
L4= 40.5; % Lunghezza Biella 2
L5= 14.55; % Base Dito 2 (Indice/Medio)
h= 8.84; % Geometria triangolo base Dito 1 (Pollice)
thetaCost1=50*pi/180; % Inclinazione Dito 1
thetaCost2=5.5*pi/180; % Inclinazione Dito 2
xA= -17; % Centri rotazione Dita su Carpo
yA= 52; % Centri rotazione Dita su Carpo
xB= 25; % Centri rotazione Dita su Carpo
yB= 47; % Centri rotazione Dita su Carpo
D1= 55.5; % Lunghezza dito 1
D2= 60; % Lunghezza dito 2
spost=0; % Spostamento verticale Biella 1
for i=0:0.1:15
74 %% Blocco1 y1--->x2,y2 L1B= sqrt((yB-spost)^2+xB^2); gammaB= acos(-(L2^2-L1^2-L1B^2)/(2*L1*L1B)); betaB= gammaB+atan((yB-spost)/xB); x2=L1*cos(betaB); y2=spost+L1*sin(betaB); %% Blocco2 x2,y2--->thetaB---->xD1,yD1 thetaB=atan((yB-y2)/(xB-x2)); xD1=xB+D1*cos(thetaB+thetaCost1); yD1=yB+D1*sin(thetaB+thetaCost1); %% Blocco3 x2,y2,thetaB--->x3,y3 x3h=x2+h*cos(thetaB); y3h=y2+h*sin(thetaB); x3=x3h+L3*cos(pi/2-thetaB); y3=y3h-L3*sin(pi/2-thetaB); %% Blocco4 x3,y3--->x4,y4 L3A=sqrt((xA-x3)^2+(yA-y3)^2); gammaA=acos(-(L5^2-L4^2-L3A^2)/(2*L4*L3A)); betaA=atan((yA-y3)/(xA-x3))+pi-gammaA; x4=x3+L4*cos(betaA); y4=y3+L4*sin(betaA); %% Blocco5 x4,y4---->thetaA--->xD2,yD2 thetaA=atan((y4-yA)/(x4-xA)); xD2=x4+D2*cos(thetaA-thetaCost2); yD2=y4+D2*sin(thetaA-thetaCost2); deltaYDita=abs(yD1-yD2) deltaXDita=abs(xD1-xD2)
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figure(1)
plot(0,0,'+g',0,spost,'og',x2,y2,'ob',x3,y3,'ob',x4,y4,'ob',xA,yA,'or',xB ,yB,'or',xD1,yD1,'*r',xD2,yD2,'*r')
text(0+1,spost,' 1') text(x2+1,y2,' 2') text(x3+1,y3,' 3') text(x4+1,y4,' 4') text(xA+1,yA,' A') text(xB+1,yB,' B') text(xD1+1,yD1,'D1') text(xD2+1,yD2,'D2') xlim([-100 +100]) ylim([-10 +100]) axis equal hold on
line([0 x2],[spost y2]) line([x2 xB],[y2 yB]) line([xB xD1],[yB yD1]) line([x3h x3],[y3h y3]) line([x3 x4],[y3 y4]) line([x4 xA],[y4 yA]) line([x4 xD2],[y4 yD2]) hold off if sqrt(deltaYDita^2+deltaXDita^2)>100 spost break end pause(0.01) end
%% Calcolo forza necessaria alla biella1 per equilibrare una forza nota (3,05 N) tra le dita----> in questo caso è la forza di ritorno del guanto
F=3.05;
thetaDita=atan((yD2-yD1)/(xD2-xD1))+pi; FxD1=abs(F*cos(thetaDita));
FyD1=abs(F*sin(thetaDita)); FxD2=FxD1;
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FyD2=FyD1;
% X=[H0 F0 H1 V1 H2 V2 H3 V3 HA VA HB VB]' vettore delle incognite;
A=[[1 0 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0]; [0 1 0 -1 0 0 0 0 0 0 0 0];
[0 0 abs(y2-spost) -abs(x2) 0 0 0 0 0 0 0 0]; [0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 -1 0];
[0 0 0 1 0 0 0 -1 0 0 0 -1];
[0 0 abs(yB-y2) -abs(xB-x2) 0 0 abs(yB-y3) abs(xB-x3) 0 0 0 0]; [0 0 0 0 0 -1 0 1 0 0 0 0]; [0 0 0 0 1 0 -1 0 0 0 0 0]; [0 0 0 0 0 0 -abs(y4-y3) abs(x3-x4) 0 0 0 0]; [0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0]; [0 0 0 0 -1 0 0 0 1 0 0 0]; [0 0 0 0 0 0 0 0 abs(y4-yA) -abs(x4-xA) 0 0]];
b=[0 0 0 FxD1 -FyD1 -FxD1*abs(yD1-yB)-FyD1*abs(xD1-xB) 0 0 0 FyD2 -FxD2 FxD2*abs(yD2-y4)+FyD2*abs(xD2-x4)]';
X=inv(A)*b; %soluzione del sistema lineare
%Disegno della dinamica
figure(2)
plot(0,0,'+g',0,spost,'og',x2,y2,'ob',x3,y3,'ob',x4,y4,'ob',xA,yA,'or',xB ,yB,'or',xD1,yD1,'*r',xD2,yD2,'*r')
text(0+1,spost,'1') text(x2+1,y2,'2') text(x3+1,y3,'3') text(x4+1,y4,'4') text(xA+1,yA,'A') text(xB+1,yB,'B') text(xD1+1,yD1,'D1') text(xD2+1,yD2,'D2') xlim([-100 +100]) ylim([-50 +150]) axis equal
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line([0 x2],[spost y2]) line([x2 xB],[y2 yB]) line([xB xD1],[yB yD1]) line([x3h x3],[y3h y3]) line([x3 x4],[y3 y4]) line([x4 xA],[y4 yA]) line([x4 xD2],[y4 yD2])
quiver(xA,yA,X(9),X(10),'LineWidth',2) quiver(x4,y4,X(5),-X(6),'LineWidth',2) quiver(xD2,yD2,FxD2,-FyD2,'LineWidth',2) quiver(xD1,yD1,-FxD1,FyD1,'LineWidth',2) quiver(0,spost,X(1),X(2),'LineWidth',2) quiver(x2,y2,X(3),X(4),'LineWidth',2) quiver(xB,yB,-X(11),-X(12),'LineWidth',2) quiver(x3,y3,-X(7),X(8),'LineWidth',2)
Parte relative al meccanismo di apertura e chiusura
clc clear all close all
alpha=20*pi/180; %parametro di forma
mu=0.5; %coefficiente di attrito
br=10; %parametro di forma
[…]
F=M3/br
79
Bibliografia
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Ringraziamenti
I più sinceri ringraziamenti li devo innanzitutto a quelle persone che hanno permesso la realizzazione di questo lavoro di tesi:
Al Prof. Ing. Luca Cristofolini per l’aiuto e la guida durante la stesura della tesi.
Agli Ing. Enrico Boccafogli e Emanuele Gruppioni per la guida nell’eseguire questo lavoro, la pazienza nello spiegarmi ciò che non sapevo, e per tutta l’attenzione dimostratami.
Alla ditta Elletipi di Ferrara, in particolare a Luciano ‘Ciano’ Rossi, che con una grande dimostrazione di amicizia si è presentato a lavorare per più volte il sabato mattina.
A mia cugina Silvia per l’aiuto nella traduzione di alcuni articoli utilizzati nella tesi.
Altri ringraziamenti, di diverso tipo ma comunque importanti, invece li devo fare alle persone a me più strette:
Grazie a mamma e papà che in questi cinque anni mi hanno aiutato (anche materialmente) a raggiungere un traguardo così importante. Sarò sempre in debito con voi, vi voglio bene. Grazie ai nonni Gianni e Luisa, a mio fratello e agli zii che non hanno mai dubitato di me, e che credono in me più di tutti (anche del sottoscritto). Ancora GRAZIE.
Ai nonni Franca e Silvano che sarebbero molto orgogliosi di me, mando un abbraccio. Staranno sicuramente sorridendo compiaciuti di me.
Ed ora passiamo agli amici. A Lucco, Rudi, Michi, Silvia, Alice, Jo, Ale, Fabio e a tutti gli altri compagni di università. Davvero dei compagni insostituibili; avete reso questi due anni vissuti a Cesena indimenticabili! (Viva il Verdi!!!).
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Grazie ancora a Marco, Ale e Greg…non so come avrei fatto senza i MIEI coinquilini! Per ultimo infine, ma molto importante, il mio più sentito “Grazie” va naturalmente a Paolo, Franz, Ari, Checca, Peppo, TeoBar e a tutti (ma proprio tutti) gli altri amici del Rione Santo Spirito. Siete per me una famiglia meravigliosa, che non cambierei con niente al mondo. Grazie di farmi sentire importante, e grazie di essere sempre stati convinti del mio percorso.
Matteo Pirani 27 Marzo 2014