Development of anthropomorphic prosthetic hand and its control scheme for transhumeral amputee
Antropomorfik protez el gelişimi ve transhumeral amputeler için kontrol şeması
- Tez No: 473043
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU, PROF. DR. KEMAL SITKI TÜRKER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Biyomühendislik, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering, Bioengineering, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: EMG, Protez kol, Sonlu durum makineleri, Prosthesis arm, Finite state machinery
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Suni bir el ya da protez, ampüte tarafından kaybedilen uzuv ya da uzuv parçasının yerine geçmesi için geliştirilen bir cihazdır. Protez, kişilerin başkalarından yardım almadan günlük yaşantılarını gerçekleştirmelerine izin vererek ampüte kalan kişilerin yaşamlarını iyileştirir. Bu tez, transhumeral ya da dirsek altı ampüteleri için doğrusal aktüatör tabanlı bir antropomorfik protez el (MARCAPH) tasarımı ve protezin mekanizma analizi, FEA simülasyonları, deneysel analizi ve kontrol şeması üzerinedir. MARCAPH, doğrusal aktüatör tarafından sürgü krank mekanizması ile düşük seviyede sürülen, dört çubuğa sahip 4 parmak; ve aynı yöntem ile normal seviyede sürülen bir baş parmaktan oluşmaktadır. Her bir parmak, kapanma (flexion) ve açılma (extension) hareketini doğrusal aktüatörler yardımı ile gerçekleştirmektedir. Öte yandan, başparmak, biri sirkümdiksiyon (circumduction) biri de açılma ve kapanma hareketleri için 2 farklı aktüatör tarafından kontrol edilir. MARCAPH'nin çalışma mekanizması MATLAB kullanılarak, dizaynı ise bir CAD yazılımı kullanılarak analiz edilmiştir. Parmaklar ve başparmağının tasarlanmış CAD modeli daha sonra FEA yazılımı kullanılarak simüle edilirmiştir. Nihai tasarım, günlük yaşam aktiviteleri (ADL) için gerekli el kavrama hareketlerini elde etmek için gereken dayanıklılık, fiziksel boyut aralıkları ve yüzey pürüzlük parametrelerine ulaşmak için birçok modifikasyondan geçmiştir. 3D basım teknolojisi ile üretilmiş ve monte edilmiş protez elin simüle edilmiş kavrama hareketlerini gerçekleştirebildiğinden emin olmak için, MARCAPH önceden belirlenmiş koşullar altında test edilmiştir. Protez elin her kavraması, sonlu durum makinesinin altında konum kontrol algoritması kullanılarak, yani, ampüte kolunun biseps ve triseps kaslarına yerleştirilen 2 kanallı diferansiyel EMG elektrotlar tarafından kontrol edilmektedir. Bu tez, MARCAPH'nin tasarım sürecini ve kinematik ve kontrol şemasını da kapsamaktadır. Üstelik, son bölümde, MARCAPH ile mevcut protez el performansı arasında kısa bir karşılaştırma yapılmaktadır.
Özet (Çeviri)
An artificial hand or prosthesis is a device used by the amputee to replace his/her missing limb or limb portion. The prosthesis improves the life of the amputee by allowing them to perform activities of daily life without anyone's assistance. This dissertation describes the designing, mechanism analysis, FEA simulations, experimental analysis, the control scheme and development of a linear actuator based anthropomorphic prosthetic hand (MARCAPH) for transhumeral or near-elbow amputees. The MARCAPH comprises of 4 underactuated fingers with four bar mechanism, driven by the linear actuator through slider crank mechanism and a thumb driven by the linear actuator using slider crank mechanism. Each finger is derived individually by a linear actuator to perform the flexion-extension motion. On the other hand, the thumb is controlled by 2 actuators, one for circumduction and one for flexion-extension. The MARCAPH mechanism is analyzed using MATLAB and then design in a CAD software. The designed CAD model of the finger and thumb is then simulated using FEA software. The final design passes through a number of modifications and redesigning before achieving desired ruggedness, clearance, and interference, in order to produce the grips that are essential for activities of daily living (ADL). The prosthetic hand is then 3D printed, assembled and experimented under predefined conditions to ensure that the 3D printed hand is capable of performing the simulated grips. Each grip of the prosthetic hand is achieved by using position control algorithm underneath the finite state machine, that is, controlled by 2 channel differential EMG electrodes placed on the biceps and triceps muscles of the amputee's arm. This dissertation also covers the design process, kinematics, and control scheme developed for the MARCAPH. Moreover, in the last chapter, a brief comparison is provided between the MARCAPH and available state of the art prosthetic hands data.
Benzer Tezler
- Piezoelektrik tutucunun dizayn ve analizi
The design and analysis of piezoelectric gripper
SEMİH SEZER
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HİKMET KOCABAŞ
- Antropomorfik yetişkin baş-boyun fantomu geliştirilmesi, doz dağılımlarının plastik sintilatör dozimetre tekniği ile ölçülmesi ve monte carlo simülasyon yöntemiyle hesaplanan sonuçlar ile karşılaştırılması
Development of an anthropomorphic adult HEAD-neck phantom, measurements of dose distributions by using plastic scintillator dosimetry and comparison of monte carlo simulation results
GÖKBERK ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Radyasyon OnkolojisiAnkara ÜniversitesiMedikal Fizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK YÜCEL
- Tüketicilerin markalara yönelik satın alma niyetlerinde antropomorfik maskotun etkisi: Deneysel bir çalışma
The effect of anthropomorphic mascot of consumers' purchase intention towards brands: An experimental study
KADİR DELİGÖZ
- Yoğunluk ayarlı tüm cilt elektron ışınlama tekniğinin geliştirilmesi
Development of intensity modulated total skin electron irradiation techniques
MURAT KÖYLÜ
- Design, control and implementation of CoCoA: A human-friendly autonomous service robot
Güvenli servis robotu CoCoA'nın insan uyumlu tasarımı, kontrolü ve hayata geçirilmesi
GÖKAY ÇORUHLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VOLKAN PATOĞLU