Mechanical modelling and design of the 4 fingers of an anthropomorphic robotic hand
Antropomorfik robot elin 4 parmak mekanik modellenmesi ve tasarımı
- Tez No: 646971
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMED ÖZKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Biyo-Medikal Mühendislik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
Antropomorfik (insansı) robotik el çalışmaları, amputeler için robot elin insan eline benzetilmesini ve elin işlevlerini yerine getirilmesini amaçlamaktadır. İnsansı elin her bir parmağın fleksiyon ve ekstansiyon hareketleri için 3 eklem için 3 motor ile kontrol edilmesi gerekir. Bu çalışmada tam kontrol için insan 4 parmağının Proksimal interfalangeal eklem (PIP) ve Distal İnterfalangeal eklem (DIP) eklemleri arasındaki ilişkiden yararlanılarak her bir parmak için 3 yerine 2 motor kullanılarak mekanik bir model oluşturulmuştur. Kuvvet , servo motor ve kasnaklar ile kontrol edilerek tendonlarla parmak eklemlerine iletilir. Her bir parmak pozisyonu için ters kinematik hesaplanmış fleksiyon ve ekstansiyon hareketlerinin farkı açılarda tendon uzunlukları için transfer fonksiyonu çıkartılarak kasnakların uygun geometrik tasarımı oluşturulmuştur. İnsansı elin parçaları bu modele uygun olarak tasarlanmış, üç boyutlu yazıcı ile basılıp birleştirilmiştir. Kontrolü Arduino mikrodenetleyicisi ile yapılmıştır. 4 parmağın eklem açıları, hareket açıklıkları boyunca ölçümüş ve eklemler arası ilişki hesaplanmıştır. Ters kinematik analiz her farklı parmak ucu pozisyonu için benzersiz bir çözüm sunar, ancak cebrisel bir çözüme ulaşmak için PIP ve DIP arasındaki ilişkiye ait oran insan elinden biraz farklı olduğu varsayılmıştır. Türetilmiş transfer fonksiyonu doğrusal olmayan ve artan bir ilişkiyi ortaya çıkarmıştır. Bu da tam dairesel kasnak yerine spiral olması gerektiğini gösterir. Bununla birlikte tasarımı basitleştirmek için dairesel kasnaklar kulanılmıştır. Ölçülen PIP ve DIP eklem açıları tüm parmakların hareket açıkıkları boyunca kuvvetli bir ilişkiyi göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Anthropomorphic robotic hands aim to resemble the functions and appearance of human hands. The increasing interest in their design arises from their importance in many medical and engineering applications. Controlling flexion and extension of each of the 4 fingers of an anthropomorphic robotic hand requires 3 motors to have full control of its joints. This study aims to construct a model for the 4 fingers to enable full control of all of their joints using only 2 motors by utilizing the correlation between proximal interphalangeal (PIP) and distal interphalangeal (DIP) joints of human finger to use a single motor for their control. A mechanical model is established for a single finger with correlated PIP and DIP joints to be generalized for the 4 fingers. Inverse kinematics is solved for the angles of the joints in terms of fingertip position. Transfer functions are derived for the change in tendons lengths during flexion to find the appropriate design of the pulleys controlling them. Hand parts are designed, 3D printed, and assembled accordingly, and then controlled using an Arduino microcontroller. Joints angles of the 4 fingers are measured over their full range of motion to calculate their correlation. Inverse kinematics gives a unique solution for each different fingertip position, but the ratio between the correlated angles should be assumed slightly different than that of a human hand for an algebraic solution to exist. The derived transfer functions are found to be nonlinear and increasing, meaning that the designed pulleys need to be spiral instead of perfectly circular. However, circular pulleys are used for the designed hand for simplification. Measured PIP and DIP joint angles show strong correlations for all fingers and over the full range of motion for all joints.
Benzer Tezler
- Eksenel bir fanın sayısal gürültü modelinin oluşturulması ve fan kapağı boşluk geometrisinin ses yayılımına etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Numerical noise modelling of axial fan and experimental investigation of effect of fan cover gap geometry on sound radiation
İSMAİL KONUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VAHİT MERMERTAŞ
- Beşinci metakarpal kırıklarının tedavisi için yeni bir yaklaşım geliştirilmesi
Development of a new approach for the treatment of fifth metacarpal fractures
LÜTFİYE CAYMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyomühendislikSakarya ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN İYİBİLGİN
DOÇ. DR. LEVENT BAYAM
- Design and control of a winch driven grasping mechanism for a quadrotor unmanned aerial vehicle
Dört rotorlu insansız hava aracı için makaralı yük alma-bırakma mekanizması tasarımı ve kontrolü
MEHMET OKAN GÜNEY
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Asansör tahrik sistemleri için dıştan rotorlu sürekli mıknatıslı bir senkron motor tasarımı
Design of an external rotor permanent magnet synchronous motor for elevator traction systems
MÜCAHİT SOYASLAN
Doktora
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN ELDOĞAN
- Ağır ticari çekici araçların ön süspansiyonunda kullanılan yaprak yay tasarımı
Design of front leaf spring in front suspension systems of heavy duty tractor vehicles
HASAN AY
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM TÜFEKCİ