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: Robotik, Ters kinematik, Robotics, Inverse kinematics
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Biyomedikal Mühendislik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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
- Burun iniş takımı sisteminde shimmy davranışının modellenmesi, analizi, testi ve kontrolü
Modelling, analysis, test, and control of the shimmy behavior in nose landing gear system
SENA KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
- Rotoru nüveli, eksenel ve radyal akili, kalıcı mıknatıslı yeni bir jeneratör tasarımı
The design of a new permanent magnet axial and radial flux generator with rotor back-irons
UMUT DÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EROL KURT
- Kırmızı çamurdan TiO2'in sülfürik asit ile liçingi üzerine ultrases gücünün etkisinin incelenmesi, istatistiksel modellenmesi ve optimizasyonu
The Optimization, statistical modelling and investigation of the effect of ultrasound power on the sulphuric acid leaching of TiO2 from red mud
ENES ŞAYAN
Doktora
Türkçe
2002
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT BAYRAMOĞLU
YRD. DOÇ. DR. TANER TEKİN
- Modelling, analysis and experimental validation of vibration of electric motors
Elektrik motorlarının titreşimlerinin modellenmesi, analizi ve deneysel olarak doğrulanması
DENİZ BİLGİLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK