Wielofunkcyjne urządzenia haptyczne – projekt chwytaka antropomorficznego2

• Authors: Szkopek Jacek

Title variants

Multifunctional Haptic Devices – Project of Anthropomorphic Gripper

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

W artykule przedstawiono budowę chwytaka antropomorficznego opracowanego jako prototyp przemysłowego urządzenia haptycznego. Mechanizm chwytaka odwzorowuje budowę kostną ludzkiej dłoni, której poruszanie zapewnia zastosowanie systemu cięgnowego we współpracy z jednostkami napędowymi. Siłownikiem, na którym skoncentrowano budowę prototypu, jest muskuł pneumatyczny, znany jako mięsień McKibbena. W projekcie zbadano układ dziewięciu mięśni, których właściwości poddano analizie statycznej. Do sterowania chwytakiem przez operatora skonstruowano i wykonano szkielet nakładany na dłoń, zwany fantomem, który dostarcza informacji o kątach zgięcia poszczególnych stawów dłoni użytkownika. Zaimplementowano także układ imitujący zmysł dotyku. Za jednostkę sterującą odpowiada zespół mikroprocesorów ATmega328P, który pozwala na gromadzenie sygnałów pomiarowych i ich odpowiednie przetwarzanie w celu generacji sygnałów sterowania na wyjściach, które gwarantują poprawną oraz stabilną pracę chwytaka. Dokumentację efektywności rozwiązania stanowią wyniki testów właściwości motorycznych urządzenia.

EN

This paper presents construction of an anthropomorphic gripper developed as a prototype of an industrial haptic device. The gripper’s mechanism is based on the human hand bone structure and is driven by a tendon system operated by McKibben muscles. Nine such muscles were tested and their properties, verified by static analysis, are presented in the paper. The gripper is controlled by a custom-built on-hand wearable, called the phantom, which provides information about exact hand joints angles. Both the gripper and the phantom possess a tactile system, which imitates the sense of touch. The device is controlled by ATmega328P microcontrollers that collect measurements and process them in order to generate dedicated output control signals. The efficiency of the system is proven by tests of its motor properties.

Keywords

PL

urządzenia haptyczne; chwytak antropomorficzny; fantom; sztuczny mięsień; mięsień pneumatyczny; mięsień McKibbena

EN

haptic devices; anthropomorphic gripper; phantom; anthropomorphic muscle; pneumatic muscle; McKibben muscle

• Publisher: Państwowy Fundusz Rehabilitacji Osób Niepełnosprawnych
• Journal: Niepełnosprawność - zagadnienia, problemy, rozwiązania
• Year: 2019
• Issue: 3(32)
• Pages: 7-22

Dates

published

2019-11-08

Contributors

author

Szkopek Jacek

References

• Ariyanto M., Munadi, Haryadi G. D. i in., A low cost anthropomorphic prosthetic hand using DC micro metal gear motor, „8th IEEE International Conference on BioInformatics and BioEngineering” 2008
• Bullock I. M., Dollar A. M., Classifying human manipulation behavior, „IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics (ICORR)” 2011
• Cutkosky M. R., On grasp choice, grasp models, and the design of hands for manufacturing tasks, „IEEE Trans. Robot. Autom.” 1989
• Daerden F., Lefeber D., Pneumatic artificial muscles: Actuator for robotics and automation, „European Journal for Mechanical and Environmental Engineering” 2002, vol. 47
• Kumar P. S., Top three predictions for humanoid robots in 2019, www.yourstory.com/2018/12/top-three-predictions-humanoid-robots-2019, [dostęp z dnia: 28.01.2019]
• Malm T., Guidelines to make safe industrial robot systems, www.vtt.fi/inf/julkaisut/muut/2017/VTT-R-01109-17.pdf, s. 11–13, [dostęp z dnia: 28.01.2019]
• Redman T. R., The design of a robotic hand with multiple actuators for children, www.eprints.soton.ac.uk, s. 34–38, [dostęp z dnia: 28.01.2019]
• Vogl Wayne, Mitchell Adam W. M., Tibbits R. i in., Gray. Anatomia. Podręcznik dla Studentów, t. I, Edra Urban & Partner, 2016
• www.jhuapl.edu/prosthetics/medical/default.asp, [dostęp z dnia: 28.01.2019]
• www.openhandproject.org, [dostęp z dnia: 28.01.2019]