Σχεδίαση, κατασκευή και έλεγχος ανθρωπόμορφης ρομποτικής πρόθεσης με δυνατότητες κίνησης και λαβής αντικειμένων.

Abstract

Στην παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία, πραγματοποιείται μια εκτενέστερη μελέτη των ανθρωπόμορφων ρομποτικών χεριών που υπάρχουν αυτή τη στιγμή, αναγνωρίζοντας τα πεδία μελέτης του καθενός. Αυτό γίνεται μέσα από ένα πλήθος μελετών από Πανεπιστήμια και εταιρίες. Οι ρομποτικές αυτές κατασκευές κατατάσσονται σύμφωνα με τη χρήση τους ενώ επισημαίνονται οι κυριότερες εξ’ αυτών. Εν συνεχεία, ορίζονται τα επίπεδα λειτουργικότητας και οι επιθυμητές προδιαγραφές για την ολοκλήρωση του έργου. Παρακάτω αναλύεται το μηχανολογικό υποσύστημα της κατασκευής, με αναλυτική περιγραφή του σχεδιασμού όλων των εξαρτημάτων που κατασκευάστηκαν και τα χαρακτηριστικά αυτών. Επιπρόσθετα, αναλύεται το σύστημα αίσθησης και επενέργειας της κατασκευής με πληροφορίες από όλα τα ηλεκτρονικά μέσα που χρησιμοποιήθηκαν, παραθέτοντας και τα κυκλώματα προσαρμογής τους. Προς έλεγχο της κατασκευής αναφέρονται τέσσερις διαφορετικοί τρόποι, με τον τελευταίο να πραγματοποιείται μέσω αισθητήρων ηλεκτρομυογραφίας (Η/Μ - EMG). Παράλληλα με τον τρόπο ελέγχου αυτόν, αναλύεται όλη η διαδικασία καταγραφής σημάτων H/M από υγιές άτομο και ένα άτομο με ακρωτηριασμό άνω άκρου, με σκοπό την προτεινόμενη καταγραφή αλγορίθμων ελέγχου. Κλείνοντας, παρουσιάζονται οι πειραματικές αποτιμήσεις από τις επιτυχημένες χειρονομίες και λαβές της Ρομποτικής Πρόθεσης που υλοποιήθηκε, καθώς αναφέρονται και τα συμπεράσματα από τη μελέτη αυτή και τα πεδία εξέλιξης. Η παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία επιχορηγήθηκε οικονομικά από το «1ο Εσωτερικό Πρόγραμμα Ενίσχυσης της Έρευνας» του Τ.Ε.Ι. Κρήτης και συγκεκριμένα από τον Ειδικό Λογαριασμό Κονδυλίων Έρευνας (Ε.Λ.Κ.Ε.) του Τ.Ε.Ι. Κρήτης. Η Εργασία πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του προγράμματος «Σχεδίαση, Κατασκευή και Έλεγχος Ανθρωπόμορφης Ρομποτικής Πρόθεσης με Δυνατότητες Κίνησης και Λαβής Αντικειμένων - ΑΡΠΑ».

In this Master Thesis, a more extensive study of the anthropomorphic robotic hands currently taking place, recognizing the study fields of each one, is carried out. This is done through a lot of studies from universities and companies. These robotic structures are enlisting according to their use and the most important are highlighted. Subsequently, the levels of functionality and the desired specifications for the completion of the project are defined. Below is the mechanical subsystem of the structure, with a detailed description of the design of all the components manufactured and their characteristics. Also, the sensing and effect system is analyzed of the construction with information from all the electronic means used, including their adjustment circuits. There are four different ways to control the construction, the latter being performed by electromyography (EMG) sensors. Along with this way of control, the entire EMG signal recording process is analyzed by a healthy person and a person with an upper limb amputation for the proposed recording of control algorithms. In conclusion, we present the experimental evaluations of the successful gestures and handles of the Robotic Intent that has been implemented, as well as the conclusions from this study and the fields of evolution.