Τηλεχειρισμός ανθρωπόμορφου ρομποτικού χεριού μέσω πρωτότυπης διάταξης αισθητήρων προσαρμοσμένων σε γάντι.

Abstract

Η παρούσα πτυχιακή εργασία πραγματεύεται την σχεδίαση και κατασκευή ενός συστήματος συλλογής δεδομένων, προσαρμοσμένο σε γάντι, για τον τηλεχειρισμό ενός ρομποτικού χεριού 16 βαθμών ελευθερίας το οποίο πρόσφατα κατασκευάστηκε στο εργαστήριο Ρομποτικής και Αυτοματικής του Τ.Ε.Ι. Κρήτης. Αρχικά, γίνεται μία συνοπτική περιγραφή της κίνησης των δαχτύλων του ανθρώπινου χεριού, από την οποία προκύπτει ότι υπάρχει συσχέτιση στον τρόπο κίνησης των αρθρώσεων για κάθε δάχτυλο ξεχωριστά αλλά και μεταξύ γειτονικών δαχτύλων. Στην συνέχεια, παρουσιάζονται μαθηματικές σχέσεις που περιγράφουν τους περιορισμούς κίνησης στις αρθρώσεις των δαχτύλων, οι οποίες χρησιμοποιούνται στην υλοποίηση του σύστημα συλλογής δεδομένων που κατασκευάστηκε. Ακολούθως, παρουσιάζεται με λεπτομέρεια η σχεδίαση και η κατασκευή του συστήματος συλλογής δεδομένων η οποία βασίζετε στην χρήση εύκαμπτων αισθητήρων οι οποίοι τοποθετούνται με κατάλληλο τρόπο πάνω στο γάντι. Επίσης, αναλύεται ο τρόπος τηλεχειρισμού (ασύρματος ή ενσύρματος) του ρομποτικού χεριού από το παραπάνω σύστημα συλλογής δεδομένων και εξετάζεται η ορθότητα του συστήματος μέσα από πειράματα. Τέλος, αναπτύχθηκε ένα μοντέλο απεικόνισης των δεδομένων καταγραφής του γαντιού το οποίο χρησιμοποιήθηκε πριν την τελική σύνδεση του ρομποτικού χεριού με το γάντι.

Purpose of this thesis project is the development of data acquisition system, placed on a glove, for the manipulation of the humanoid robotic hand with 16 DOF (Degrees of Freedom), which was recently constructed at the laboratory of Robotics & Automation of T.E.I. of Crete. Firstly, a brief description of the human hand fingers motion is presented, which shows that there is relation among the motion of the human finger joints for each finger, but also relation among fingers (e.g. fore, middle, ring and little finger). Then, mathematical relations are being presented describing the human hand finger constrains, which are used for the implementation of the data acquisition system that was constructed. Afterwards, a detailed description of the design and construction of the data acquisition system is presented which is based on flex sensors that are placed in a proper array to the glove. Moreover, the manipulation (wireless or wired) of the robotic hand from the data glove with the above mentioned data acquisition system is analyzed furthermore, the correctness of the system is examined with experiments. Last but not least, a virtual reality model was developed for the simulation of the data glove before it was integrated with the robotic hand.