Adapter le Vélo de Mélina

L’ergothérapeute de Mélina s’inquiète pour la position de la colonne vertébrale de la petite fille qui fait du vélo en situation complètement déséquilibrée, puisque son bras gauche (victime de l’agénésie) est bien plus court que le bras droit. Un bras de type Unlimited tel que nous l’avions imprimé pour Mattéo n’est pas envisageable, car Mélina a une main-bote avec trois doigts, à angle droit sur son avant bras.

E-nable France nous a matchés sur ce cas spécial, qui nécessite un développement très spécifique.

L’ergothérapeute avec les moyens du CHU, avait bricolé un début de solution qui avait le mérite de nous montrer comment corriger la stature de Mélina sur son vélo.

Evaluation du besoin

Nous avons donc rencontré Mélina et son papa au CHU avec l’ergothérapeute pour comprendre les capacités de l’enfant en terme de tenue de guidon, longueur de bras à compenser pour avoir les épaules à la bonne position, et installation de la future solution sur le guidon du vélo. Effectivement, ce sera un cas plus compliqué que d’habitude. La main ne pourra pas être insérée dans un emboitement, mais devra se reposer sur un berceau adapté.

Empreinte de la main et de l’avant-bras

Processus courant désormais lorsqu’il s’agit de créer un appareillage spécifique, nous réalisons un moule de la main dans une bouteille remplie d’alginate. Puis nous coulons du plâtre de modèle ou du plâtre synthétique pour obtenir la copie du membre, et nous scannons la main en plâtre.

L’opération suivante consiste à transformer le mesh obtenu via le scan (au format STL) dans un format T-spline utilisable par la CAO.

transcription du scan (mesh) en surface modélisée pour la CAO (via un passage en format STEP)

Cahier des charges

1. La main avec ses 3 doigts constitue un bon système de préhension du guidon de vélo (même si on sait que cette main ne sera pas directement sur le guidon),
2. Il faut privilégier la position du bras gauche en parfaite symétrie avec le bras droit, et les épaules doivent rester alignées,
3. Les trois doigts qui peuvent pincer, mais pas se plier, doivent assurer le maintien du guidon,
4. La distance entre le guidon du vélo et notre future appareil doit être ajustable, car nous ne savons pas quelle longueur considérer, et Mélina va grandir,
5. Sécurité : en aucun cas, le système doit rendre captive la main de Mélina en cas de chute. Mélina avec son appareil doit avoir les mêmes capacités à se rattraper si elle tombe que sans notre appareil.

Solution retenue

• Puisqu’un emboitement de type MTH (voir les articles précédents relatifs au MTH) n’est pas envisageable, nous ferons un berceau dans lequel viendra se reposer la main avec les doigts autour d’une poignée,
• Attendu que la main doit être libre, les doigts de Mélina auront la charge de tenir la poignée, ce qui signifie que la position de cette poignée sera définie une fois le berceau dessiné, et en intégrant la main numérisée dans le berceau pour avoir la position précise de la poignée. L’outil de CAO Onshape permet ce genre de conception (intégration d’un ‘derived‘ dans un modèle de conception (part studio),
• La position ajustable de notre appareil sur le guidon du vélo impose de trouver un système à multiples degrés de liberté. Qui dit degrés de liberté multiples dit rotules !! Nous maitrisons la réalisation de rotules, mais le fait que ce soit un élément porteur du bras de Mélina nous impose de trouver une solution robuste, si possible à base de matériau plus solide que le PLA,
• Et l’idée jaillit : détourner l’usage premier d’un système à rotules utilisé pour le maintien d’appareil photo sur le guidon de moto. Ces rotules (boule de 1 pouce) connues sous le nom de la marque RAM, sont disponibles (des copies) chez Aliexpress à des prix abordables.

Rotule de un pouce, choix retenu : embase carré.

de l’arc de cercle.

Les limites début et fin du berceau (limites de la fonction sweep) sont ajustées en fonction de la main.

Le berceau une fois imprimé, le flanc sur le miroir et des supports pour supporter le haut qui déborde.

Le berceau final, beaucoup plus court, en PLA violet glossy (couleur choisie par Mélina).

Poignée

La poignée que tiendra Mélina sera imprimée en flexible comme une poignée standard de vélo. Un axe métallique (boulon + tube) permet de rigidifier le système qui est monté à 90° du berceau.

Ensemble berceau + main

Support sur le guidon

Après modélisation sur Onshape, des éléments achetés chez Aliexpress, les pièces modélisées sont incorporées dans le Part Studio pour créer les points de fixation au berceau.

Parmi les composants disponibles chez le vendeur, l’option est prise d’un socle carré supportant la boule de un pouce (diamètre 25,4mm).

Les flasques qui enserrent les rotules auront une hauteur de 60 mm, la simulation de tout le montage sur la CAO confirme que les contraintes de longueur seront respectées.

Pour la fixation sur le guidon du vélo, un étrier métallique associé à la boule inférieure fait l’affaire.

Ensemble berceau + support

Lors de l’essai sur le vélo de Mélina, nous avons vérifié si les efforts que Mélina allaient appliquer sur le pseudo-guidon pouvaient faire bouger les flasques sur les rotules. Pour ce faire Fabien a utilisé toutes ses forces pour serrer les flasques jusqu’à créer une micro fissure sur une d’elles.

Le site d’Aliexpress stipulait que les flasques seraient en aluminium ou en plastique moulé, mais les caractéristiques fantaisistes affichées sur le site, nous ont décidées à concevoir et fabriquer nous mêmes ces flasques.

Une fois modélisées, et grâce au Fablab de Philippe, les flasques ont été fraisées dans de l’aluminium et ne risqueront plus d’être fendues. Après une peinture noire glossy, on les dirait sorties d’usine.

Premiers essais sur le vélo de Mélina

Il n’aura fallu que quelques minutes d’adaptation, pour que Mélina prenne ses repères avec ce nouveau guidon. Aidée par l’ergothérapeute pour trouver le bon réglage du support, réglage facilité par le système à deux rotules, Mélina a pour la première fois fait du vélo avec les épaules dans le même plan.

Succès total pour l’équipe team gre-nable + l’ergothérapeute, car la finalité du système fait ses preuves

Mais le montage est perfectible. Le berceau est trop long et le coude touche le berceau. Donc, coups de scie et de lime pour réduire sa longueur. Les essais avec ce nouveau berceau sont concluants, Mélina est à l’aise et ne ressent aucune gêne.

Version finale avec les améliorations

Suite aux essais sur site, réduction de la taille du berceau, un nouveau design de berceau est réalisé pour libérer le coude de tout contact. Entre temps nous avons remplacé les barres de maintien moulées (provenance Aliexpress) par nos propres barres en aluminium.

Livraison et essais

Mélina a adoré la couleur violet brillant du support, les caches boulons en flexible …….. et dès le premier tour de piste, elle a été conquise.

Son inquiétude :  » … et quand je vais grandir ? », réponse bien évidente :  » tu nous recontactes via e-nable france ».

Bonne route, en faisant quand même attention car il n’y a qu’un frein à son vélo.