KIT 3D Printed Prothetic Hand może autonomicznie uchwycić obiekty o różnych kształtach

Artykuł przedstawia pierwszy prototyp KIT Prothetic Hand, zaawansowaną protezę drukowaną 3D, która próbuje "zmniejszyć obciążenie poznawcze użytkownika" poprzez inteligentne mechanizmy wyczuwające obiekty i pozwalające dopasować kształt uchwytu do kształtu przedmiotu.

"Pod względem konstrukcji mechanicznej stosuje się adaptacyjny, nieużyty mechanizm, aby palce mogły owijać się wokół dowolnie ukształtowanych obiektów" - wyjaśniają naukowcy. "System czujników obejmuje czujniki położenia w obu silnikach i kamerę RGB do chwytania za pomocą wizji. Wbudowany system wbudowany zapewnia możliwość integracji informacji z czujników proprioceptywnych, informacji wizualnych, informacji zwrotnych od użytkowników i informacji o statusie za pośrednictwem Bluetooth. "

Proteza, według naukowców, jest pierwszą wiedzą, która integruje aparat w dłoni. Ręka ma również bardzo ludzki wygląd, z całym niezbędnym sprzętem zintegrowanym z dłonią. Jest w pełni kontrolowany sam, bez potrzeby stosowania zewnętrznych mechanizmów kontrolnych. Ręka została wydrukowana w 3D przy użyciu selektywnego spiekania laserowego w materiale PA2200 (poliamid, PA 12). Według naukowców, druk 3D został wybrany jako metoda produkcji, aby umożliwić łatwą personalizację dla użytkownika - technologia pozwala również na dopasowanie sprzętu do wnętrza protezy.

Cztery palce dłoni są napędzane przez specjalnie opracowany mechanizm zwany mechanizmem TUAT / Karlsruhe, a kciuk jest uruchamiany przez drugi silnik. Ta konstrukcja pozwala naturalnie kształtować palce wokół przedmiotów.

"Ścięgna przechodzą przez rurki PTFE wstawione do materiału drukowanego w 3D w celu zmniejszenia tarcia" - kontynuują naukowcy. "Dodatkowo wszystkie aktywne złącza i krążki odchylające zawierają łożyska kulkowe. Wykonane na zamówienie sprężyny w każdym połączeniu zapewniają bierne ponowne otwarcie palców. Definiując wyższe naprężenie wstępne w dystalnych stawach, dążymy do podobnego do ludzkiego porządku zamykania segmentów palców, przy czym bliższe stawy zamykają się wcześniej. "

Kontrola palców obejmuje ścięgno biegnące przez kilka koła pasowe. Jeśli jeden palec jest zablokowany przez przedmiot, ścięgno owinie koło koła pasowego, pozwalając dłoni jeszcze bardziej zamknąć palec, który nie jest jeszcze zablokowany. Pozwala to palcom kształtować się wokół obiektów, bez względu na ich geometrię.

Przeprowadzono kilka testów, w których ręka była używana do chwytaniaobiekty o różnych kształtach. Przetestowano 60 obiektów, a dłoń z powodzeniem uchwyciła 82,5% z nich. Nie udawało się to głównie przy próbie pobrania bardzo cienkich przedmiotów, takich jak karty kredytowe. Ręka została również przeszkolona do rozpoznawania kilku wspólnych obiektów poprzez przechwytywanie wielu obrazów z wbudowaną kamerą w dłoni.

"Pomimo wysokiego stopnia integracji z mechaniką i systemem wbudowanym, nasze podejście jest ograniczone w ilość czujników ograniczających stosowanie skomplikowanych schematów sterowania, zgodnie z propozycją z zewnętrznymi ustawieniami czujników ", podsumowują naukowcy. "Niezależnie od tego widzimy integrację bardziej wszechstronnego multimodalnego systemu czujników, a także jego wykorzystanie w półautonomicznych schematach sterowania jako obiecujący przyszły temat badań. Opierając się na opracowanym systemie wbudowanym, planujemy rozszerzyć naszą pracę o samodzielną protezę, oferującą inteligentne wsparcie chwytania za pomocą zintegrowanej mocy obliczeniowej. "

Autorami publikacji są Pascal Weiner, Julia Starke, Felix Hundhausen, Jonas Beil i Tamim Asfour. Uwielbiamy to, gdy do zastosowań takich jak protetyka, bardziej wyrafinowane i wydajniejsze. W tej dziedzinie możemy naprawdę zobaczyć prawdziwy rozwój prawdziwych części, które mają pomagać ludziom na co dzień.