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I-Introduction

Quand on vous dit main bionique, a quoi pensez vous?
La plupart des gens répondront qu'ils pensent à iron man ou encore à une prothèse du futur. Dans un sens ils n'ont pas faux la main bionique comme on l'imagine est encore futuriste et relève de la science fiction. Dans un autre sens, la main bionique existe déjà même si elle n'est qu'a ses balbutiements. Dans cette partie consacrée à la main bionique je vais tenter de vous expliquer l'histoire et le fonctionnement d'une prothèse bionique.

II-La main bionique

A-Definition

la biotechnologie : C'est la fusion entre la science des êtres vivants, la biologie et l'ensemble des nouvelles technologies l'informatique, la biochimie, la génétique ...
La bionique : Le mot bionic vient de l’américain "bionic", qui est un mélande de "biologie" et "d’électronique". C’est donc une science qui recherche chez les plantes et les animaux, des modèles pour des réalisations techniques. Elle se base sur l'étude de systèmes biologiques pour développer des systèmes non biologique susceptibles d'avoir des applications technologiques. Donc la bionique étudie la vie dans le but de comprendre les mécanismes de fonctionnement des organisme vivant afin de pouvoir les appliquer aux créations humaines. (ex: De Ba7760 Femme Ecru ftwwht cblack Black core White Ftwwht W Chaussures Gymnastique running Adidas Flb gnxwZRq4ta)
La main bionique : C'est une technologie comportant de la mécaniques et de l'électroniques, ressemblant le plus possible à une main aussi bien esthétiquement que fonctionnellement. Elle s'inspire donc de la biomécanique de la main de l'Homme pour crée une application technologique.
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Rose Low top White Adidas Chaussures Femme Noir Baskets Navy Sneaker ftwr Gazelle Bleu B-L'histoire

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En 1960, le nom bionique fut proposé par le major Jack E. Steel de l’U.S. Air Forec pour désigner la science des systèmes copiés sur les systèmes naturels.

En 2002 le docteur Todd Kuiken, directeur du centre de médecine bionique de Chicago, a crée la première prothèse bionique de bras afin de reproduire le plus fidélement possible les mouvements d‘une main et du bras relié aux muscles de la poitrine.

En 2005 Jesse Sullivan est le premier a bénéficier de l'opération pour avoir la prothèse bionique du docteur Todd Kuiken. La main et le bras bionique sont controllés par ces nerfs qui ont un signal de plus en plus fort pour controller sa protèse, 8 ans après l'operation.

En 2013, Florian Lopès est le premier Farnçais équipé d’une main bionique partielle constituée de 3 doigts artificiels. Grâce à des électrodes connectées aux muscles de l’avant bras, il peut plier indépendamment les doigts de sa prothèse.

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En 2014, Fabrice Barès est le premier Français équipé d’une main bionique. Une prothèse capable de mouvements complexes et commandée grâce à des contractions musculaires au niveau du bras.

Asics Chaussures Black 3 Attract Graphite nectarine Gel silver w8Uxq1w Aujourd’hui, les mains bioniques ont évolué grâce à la technologie qui ne cesse de progresser et de se miniaturiser. Des entreprises s'y sont intérréssées depuis la 1ere guerre mondiale avec des recherches qui ont porté leur fruit puisqu' il existe maintenant un large choix de prothèse jouant sur l'esthétique et le fonctionnel, comme la main bionique Bebionic ou encore i-limb. Mais ces prothèses ont un fort coût de production et d'achat et sont donc presque innacessible aux grands publics.
Afin de facilité l’accessibilté, la naissance d'internet et plus specifiquement de l'open source, du DIY (do it yourself) et de l'imprimante 3D, des personnes et/ou des communautés ont crées des projets de mains bionique en y partageant leur plan qui peut être modifié/amélioré, comme inmoov.
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Des expérimentations sont en cours pour le futur. Des prothèsess bioniques, comme celle de Silvestro Micera et son groupe de recherche qui ont équipé leur main artificiel de capteurs qui réagisent à la tension exercé sur des tendons artificiels les signaux émis sont ensuite envoyé dans un algorithme qui les traduits pour les envoyé dans des electroctodes mis sur les nerfs du patient pour qu'il retrouve le sens du toucher.
Dans le futur, les limites de la main bionique sont déjà repoussées.

C-Qu’est ce que'une main bionique ?

Au regard des définitions ci-dessus, la main bionique est une prothèse de la main constitué d’électronique. Cette prothèse s'inspire de la biomécanique de la main de l'Homme pour crée une application technologique.
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Les prothèses bioniques sont donc des prothèses robotiques, constituées d'électroniques, de mécanique. Leur objectif est de remplacer le membre perdu, dans son intégralité : mécanique, esthétique, sensorielle.

La main bionique est constituée :
-5 doigts eux-mêmes composés de 3 jointures complètement articulées (sauf le pouce de 2 jointures).
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-d’un moteur individuel pour chaque doigt
-de capteurs permettant de recevoir les messages nerveux ou provenant d’appareils extérieurs.
Il existe plusieurs types de main bionique (prothèses myoélectriques et prothèses neuronales) et chacune à un fonctionnement spécifique même si le but final est le même : remplacer la main amputée du mieux possible. 
Aujourd’hui, de nombreux exploits ont été atteint. La prothèse peut remplacer la main de l‘homme dans plus détails sensoriels : une personne possédant une main bionique peut ressentir la chaleur, le froid ou bien même dire le poids qu’il soulève avec son bras.
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D-Les limites de la prothèse bionique

Néanmoins, l'utilisation de ces prothèses reste encore assez limitée par rapport au nombre d’amputations et la technique n’arrive pas encore à imiter une vraie main, humaine dans toute les actions possibles. De plus, ces prothèses ne peuvent être adapté que si le patient est capable de contrôler les muscles de son moignon avec les terminaisons nerveuses restantes, ce qui limite encore l’accès La main bionique ne permet pas une natation avec des mouvements synchronisés. Il faudra sûrement encore une dizaine d’années pour voir apparaître des mains presque aussi bien que nature et abordables pour la plupart des patients. En effet, le coût de ces prothèses vont a plus de 9000 euros ce qui est bien trop élevé pour permettre sa production aux pays sous-développés. Donc malgré de réels progrès ces mains restent encore en expérimentation en attendant des progrès futurs.

top Bleu Sneaker Low Noir Navy Chaussures Adidas Gazelle Baskets Rose ftwr White Femme III-Le fonctionnement d'une main bionique

A-Les transmissions des messages

Le bras bionique peuvent fonctionner grâce au cerveau ou au muscle du bras.
-Pour que les informations données par le cerveau part jusqu’à la prothèse il faut s’équiper d’une puce située dans l'avant-bras de la prothèse. Cette puce permet la restauration de la connexion entre le cerveau et les signaux nerveux. Une fois que les nerfs sont ré-acheminés vers un muscle du thorax, ils sont munis d'électrodes. Ainsi, l'ordinateur peut accéder à l'information neurologique.
-Au niveau des muscles, les scientifiques mettent en place tout un mécanisme d'électrodes qui vont enregistrer les influx nerveux émis par le cerveau vers les terminaisons nerveuses du bras amputé. Puis intervient la puce qui permet d'analyser les signaux nerveux qui permettent au patient d'effectuer plusieurs mouvements à la fois et d'analyser les différents types d'informations envoyées par le cerveau telles que tourner le poignet, fermer la main...

Equipment Adidas Basses Grey tech Support Femme Sneaker Onix black Clear Adv FqSpPdnrq C'est pourquoi les prothèses bioniques sont complexes. En effet, chaque action exécutée par le corps humain est commandée par plusieurs neurones.

 L'influx nerveux est également analysé par la prothèse : le contrôle cognitif des membres artificiels pour des mouvements simples est réalisé par une interface cerveau-machine.
Cette interface est composée d'une électrode de surface électromyographique,
 La résolution des électrodes de surface présente des inconvénients. En effet, l'utilisateur doit accomplir des mouvements grossiers qui activent des actions préprogrammées.

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Crocs Hilo Crocs Kids Hilo Clog Pepper rEUwrq  Les patients pouvant bénéficier d'un bras bionique des gestes élémentaires du quotidien. Des capteurs situés dans la main permettent de calculer la puissance de préhension d'un objet grâce à des jauges de pression. Ainsi, un patient amputé peut saisir un verre sans le faire éclater.
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B-Les capteurs

Ces capteurs sont implentés dans le bras plus présisément dans les nerfs .On y plante un élétrode qui vas permetre d'intercepter des informations envoyées par le cerveau pour ensuite les diriger vers la carte électronique/Microprocesseur.

C-Microprocesseur

un microprocesseur est un processeur où tout les composant sont miniaturisé pour être mis dans un seul boitier, il execute des instructions (algorithme) tout en recevant et en émettant des données. Dans une prothese bionique le microprocesseur réçoit les données des capteurs et le plus souvent d'une application mobile avec un choix par défaut de certain mouvement puis grâce à son algorithme traite les informartions pour les retranscrires dans un signal codé en largeur d'impulsion et les envois au servomoteur.

D-Servomoteur

Noir Rose Gazelle Chaussures Sneaker White Adidas Baskets Low ftwr Bleu Navy top Femme Un servomoteur reçoit une consigne d’orientation de son angle par le microprocesseur de 0 à 180°. Il doit être alimenter et recevoir l’information par ces trois broches (deux pour l’alimentation et un pour l’information). Un servomoteur est constitué d’un moteur à courant continu, d’engrenages pour former un réducteur (ralentir la vitesse de rotation et augmenté sa puissance de couple), un potentiomêtre qui capte l’angle de postion du servomoteur et une carte éléctronique qui contrôle l’axe de rotation du servomoteur.

La mécanique :

le servomoteur est constitué de plusieurs engrenage qui ensemble forme un réducteur entre le moteur à courant continu et l’engrenage de sortie, cet ensemble d’engrenage forme le réducteur. Ce réducteur a pour conséquence de réduire la vitesse de rotation de l’engrenage de sortie et d’augmenter le couple en sortie (force du servomoteur). Un servomoteur a une force de couple en kg/cm (kilogramme-centimètre), la formule du couple est
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qui donne la relation entre le couple C du servomoteur (en kilogramme mètre), F la force exercée sur le bras du servomoteur (en kilos) et r la distance (en m) à laquelle s’exerce cette force par rapport à l’axe de rotation du servomoteur.

L'éléctronique

le servomoteur a une électronique d’asservissement qui vas gérer la position du servomoteur, cette électronique compare l’information qu’il reçoit et l’angle du servomoteur capter par un potentiomètre où la tension qui en sort est l’image de l’angle. Après avoir comparé ces deux éléments le servomoteur vas appliquer une correction au bras.
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La commande envoyé au servomoteur est un signal éléctronique de type PWM (Pulse Width Modulation , modulation de largeur d'impulsions), ce signal doit avoir une fréquence de 50Hz soit la periode séparant deux fronts montant est de 20ms. la fréquence (F) et le temps de la période du signal (T) :



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La durée de l’état haut doit faire entre 1ms et 2 ms, à 1 ms le servo moteur aura un angle de 0° et 2ms le servomoteur aura un angle de 180°, un rapport entre la durée d’un état haut et fait avec l’angle du servomoteur.
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Pour conclure la main bionique peut être en mouvement grâce a des capteurs ou a une application mobile puis l'information est traitée par un microcontrolleur qui envoit des pultions éléctronique aux servomoteurs.

L'exemple de bebionic :

Sur le site de Bebionic l'on y apprend que bebionic3 a pour caractéristique d'avoir chaque doight controllé individuellement par un moteur, des puissants microprocesseurs qui controle en permanence les moteurs, 14 modes de position des doights, un control précis des doights ("de sorte que vous pouvez ramasser un oeuf ou tenir une tasse en polystyrène aussi facilement que d‘écraser un bidon vide."), un control grâce à un logiciel spécifique et une préhension automatique qui évite qu'un objet glisse en ajustant les doights.