Design, development, and functional evaluation of biomechanically inspired hand and wrist prostheses
Biyomekanikten esinlenen el ve bilek protezlerinin tasarımı, geliştirilmesi ve işlevsel değerlendirilmesi
- Tez No: 811205
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN ÜNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Makine Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Bioengineering, Mechanical Engineering, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Özyeğin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 71
Özet
Bu tez, el ve bilek eklemi protezleri tasarımlarının alanında kapsamlı bir araştırmayı ve ilerlemeyi sunmaktadır. Temel amaç, mevcut el protezlerinin sınırlamalarını ele almak ve üst ekstremite ampute bireylere günlük yaşam aktivitelerinde daha iyi destek sağlamak için işlevselliğini artırmaktır. Bu çalışmanın ilk bölümü, mevcut el protezlerinin sınırlamalarına odaklanmaktadır. Pasif protezler yaygın olsa da, sınırlı sayıda görevi gerçekleştirememeleri nedeniyle daha gelişmiş seçenekler gerekmektedir. Robotik protezler, hassas hareketler ve yeterli kuvvet kabiliyetine sahip olsalar da, işletme süresi ve motor kontrolü zorluklarıyla karşı karşıyadır. Bu sınırlamaları aşmak için, vücut destekli bir el protezi için yeni bir tasarım önerilmektedir. Bu yenilikçi tasarım, insan elinin doğal hareketlerinden esinlenerek başparmak için üç boyutlu bir hareket içermektedir. Elastik elemanlar, protezin karşı omuzdan uygulanan kuvvetleri çıkardıktan sonra doğal pozisyonuna dönmesine olanak tanır. Parmaklarda sekiz serbestlik derecesine sahip olan protez, ABS malzemesi kullanılarak 3B yazıcı ile prototip haline getirilir. Performans değerlendirmeleri, 168 gram ağırlığındaki bu protezin, sıkma, kavrama ve güçlü kavrama gibi çeşitli günlük yaşam aktivitelerini gerçekleştirebileceğini gösterir, böylece el protezinin işlevselliğini önemli ölçüde artırır. Araştırmanın ikinci bölümü, üst ekstremite ampute bireyler için bilek eklemi öneminde odaklanır. Bu çalışmada, özellikle transradial ampute bireyler için yeni, hafif ve ayarlanabilir 2 serbestlik dereceli önceden ayarlanabilir(Fleksiyon/ Ekstansiyon ve Radial/Ulnar deviasyon) bir bilek eklemi sunulmaktadır. Bu bilek eklemi, farklı ağırlıklı nesneleri işleme kabiliyeti için eklem sertliğini modüle etmek için yenilikçi bir yük transfer mekanizması içermektedir. ABS malzemesi kullanılarak 3B yazıcı ile prototip yapılan RoboWrist'in, eklem sertliğini farklı yük ayarları altında başarılı bir şekilde değiştirebildiği, böylece işlenen nesnelerin farklı ağırlık gereksinimlerine uyum sağlayabildiği kanıtlanmıştır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a comprehensive exploration and advancement in the field of hand and wrist joint prostheses designs. The primary objective is to address the limitations of current hand prostheses and enhance their functionality to provide improved support for upper-limb amputees in daily living activities. The first aspect of this study focuses on the limitations of existing hand prostheses. Passive prostheses, although common, are hindered by their inability to perform a wide range of tasks, thus necessitating more advanced alternatives. Robotic prostheses offer precise motions and adequate force capabilities but face operational time and motor control challenges. To overcome these limitations, a novel design for a body-powered hand prosthesis is proposed. This innovative design is inspired by the natural movements of the human hand and incorporates a three-dimensional trajectory for the thumb. Elastic elements enable the prosthesis to return to its natural position after the application of forces through tendons from the opposite shoulder. With 8 degrees of freedom in the fingers, the prosthesis is prototyped using a 3D printer with ABS material. Performance evaluations demonstrate that this prosthesis, weighing 168 g, enables users to perform a wide range of activities of daily living, including pinching, grasping, and power gripping, thus significantly improving the functional capabilities of the hand prosthesis. The second aspect of this research focuses on the importance of a wrist joint for upper-limb amputees. A new, lightweight, and stiffness pre-conditioned 2-DOF wrist joint is introduced specifically for transradial amputees. This wrist joint incorporates an innovative load-transferring mechanism, allowing modulation of joint stiffness to handle objects of varying weights. The use of a 3D printer with ABS material and a brushless DC motor for joint stiffness modulation results in a functional and practical wrist joint design. The successful functional evaluation of the RoboWrist under different load settings proves its efficacy in adapting to the diverse weight requirements of handled objects.
Benzer Tezler
- Kemik doku mühendisliğine yönelik sitrat içeren iskele yapıların 3b baskı ile üretilmesi ve etkinliğinin değerlendirilmesi
Producing with 3d printing and evaluation of efficiency of scaffold structures containing citrate for bone tissue engineering
MÜGE MUŞMULA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Polimer Bilim ve TeknolojisiSüleyman Demirel ÜniversitesiRejeneratif Tıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR SEZER
- A case study on defining simplicity in interaction design: A review of the schematic and functional evaluation of the simple mode smartphone interface
Etkileşim tasarımında basitlik kavramının tanımlaması üzerine bir vaka çalışması: Basit mod akıllı telefon arayüzünün tasarımsal ve işlevsel olarak değerlendirilmesi
EDANUR SANDALCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
İletişim BilimleriYeditepe ÜniversitesiGörsel İletişim Tasarımı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEDA ÜÇER
- 16. yüzyıldan günümüze Gaziantep'te tarihi ticaret merkezi Arasa ve yakın çevresi işlevsel değişimi ve değerlendirmesi
Functional change and evaluation of the historical commercial center Arasa and nearby areas in Gaziantep from the 16th century
ÇİĞDEM DARICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
MimarlıkHasan Kalyoncu ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜLKÜ ALTINOLUK
- Grup piyano öğretiminin artistik ve işlevsel piyano becerilerinin geliştirilmesine etkileri
The influence of group piano instruction on the development of the artistic and functional piano skills
EREN LEHİMLER
Doktora
Türkçe
2018
Eğitim ve ÖğretimMarmara ÜniversitesiGüzel Sanatlar Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DİLEK BATIBAY
- Duygusal izlenimler ile kullanıcı deneyimi ilişkisi: Elektrikli konsept otomobiller üzerinden bir değerlendirme
Relationship between emotional impressions and userexperience: An evaluation on electric concept cars
FATMA NUR GÖKDENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Endüstri Ürünleri Tasarımıİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Ürünleri Tasarımı Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EKREM CEM ALPPAY