DEVELOPMENT OF EQUIPMENT, PROTOCOLS AND METRICS FOR EXPERIMENTAL EVALUATION OF ARTIFICIAL HANDS. APPLICATION TO THE IMPROVEMENT OF THE DESIGN OF ROBOTIC MANIPULATORS AND PROTES HANDS (Q3156310): Difference between revisions
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ENTWICKLUNG VON GERÄTEN, PROTOKOLLEN UND METRIKEN ZUR EXPERIMENTELLEN AUSWERTUNG KÜNSTLICHER HÄNDE. ANWENDUNG ZUR VERBESSERUNG DES DESIGNS VON ROBOTERMANIPULATOREN UND PROTES HÄNDEN | |||||||||||||||
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DIE ENTWICKLUNG EFFIZIENTER KÜNSTLICHER HÄNDE, SOWOHL FÜR DEN EINSATZ IN ROBOTERN ALS AUCH FÜR DIE SUBSTITUTION VON PROTESICAL, BLEIBT EINE KOMPLEXE HERAUSFORDERUNG FÜR DIE KONSTRUKTION UND STEUERUNGSTECHNIK. IN DER VERGANGENHEIT WURDEN SIMULATIONSWERKZEUGE EINGESETZT, UM DIE FUNKTIONALITÄT VON ROBOTERKRALLEN UND ANTHROPOMORPHEN HÄNDEN ZU BEWERTEN UND IM HINBLICK AUF DIE AUTOMATISCHE PLANUNG DER BEWEGUNG METRIKEN DES GRIFFS ZU DEFINIEREN. DIESE SIMULATIONSWERKZEUGE BESCHRÄNKEN SICH JEDOCH DARAUF, DIE REALE FUNKTIONALITÄT VON HANDDESIGNS IM TÄGLICHEN LEBEN ZU BERÜCKSICHTIGEN, DA ASPEKTE WIE REIBUNG, VERFORMUNG, GELENKSTEIFIGKEIT, DYNAMISCHES ANSPRECHEN VON AKTUATOREN ODER STEUERUNGSSYSTEMEN NUR SCHWER IN ANALYTISCHE METRIKEN INTEGRIERT WERDEN KÖNNEN. EINE EXPERIMENTELLE AUSWERTUNG VON KÜNSTLICHEN HANDPROTOTYPEN IST DAHER UNERLÄSSLICH, UM EFFIZIENTERE LÖSUNGEN ZU ERREICHEN. AUS DER LITERATURANALYSE UND DEN BISHERIGEN ENTWICKLUNGEN DES FORSCHUNGSTEAMS ERGIBT SICH AUS DER NOTWENDIGKEIT STANDARDISIERTER GERÄTE, PROTOKOLLE UND METRICAS, DIE ES ERMÖGLICHEN, VERSCHIEDENE PROTOTYPEN KÜNSTLICHER HÄNDE ERSCHÖPFEND EXPERIMENTELL ZU BEWERTEN, OB DIESE ROBOTIK ODER PROTEINE UND METRICAS ODER QUALITÄTSINDIZES IM VERGLEICH ZUR MENSCHLICHEN HAND ZU ERHALTEN. DIESES PROJEKT GEHT DAVON AUS, DASS DIESE EXPERIMENTELLE BEWERTUNG ENTKOPPELT WERDEN SOLLTE, UM DIE DREI HAUPTFAKTOREN, DIE DIE FUNKTIONALITÄT EINER KÜNSTLICHEN HAND BEEINFLUSSEN, GETRENNT ZU ANALYSIEREN: 1) DIE MECHANISCHE KONSTRUKTION DER GLEICHEN (TOPOLOGIE, MATERIALIEN), DIE DIE ERREICHBARE STABILE GRIFFHALTUNG BEDINGT 2) DIE DYNAMISCHE LEISTUNG SEINER ANTRIEBE ODER MOTOREN UND MECHANISCHEN ÜBERTRAGUNGSSYSTEME, DIE DIE DYNAMISCHEN LEISTUNGEN WIE GRIFFKRÄFTE ODER ÖFFNUNGS-/SCHLIESSZEITEN BEDINGEN 3) DAS HANDSTEUERUNGSSYSTEM, DAS DIE PROPIOCEPCION, EMPFINDLICHKEIT, REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT ODER VIELSEITIGKEIT FÜR UNTERSCHIEDLICHE AUFGABEN BEDINGT. ES BASIERT AUCH AUF DER HYPOTHESE, DASS DIE EXPERIMENTELLEN METRIKEN, DIE DIE AUSWERTUNG VON HANDGEFÜHRTEN PROTOTYPEN GEGEN DIESE DREI FAKTOREN ERMÖGLICHEN, AUF EINEM VERGLEICH MIT DER LEISTUNG DER MENSCHLICHEN HAND BERUHEN MÜSSEN. DAS PROJEKT VERFOLGT DAHER DREI ZIELE: 1) ENTWICKLUNG VON TESTGERÄTEN UND -PROTOKOLLEN (BENCHMARKS), UM JEDE KÜNSTLICHE HAND EXPERIMENTELL ZU BEWERTEN UND SIE MIT DER MENSCHLICHEN HAND ZU VERGLEICHEN, WOBEI METRIKEN VERWENDET WERDEN, DIE IN DEN DREI GENANNTEN EBENEN (MECHANISCHES DESIGN, LEISTUNG, KONTROLLE) DEFINIERT SIND. 2) ERHALTEN SIE EIN VERBESSERTES ONE-HAND-ROBOTER-DESIGN FÜR SERVICEANWENDUNGEN, MIT DEN METHODEN, DIE IN ZIEL 1 AUF SEINEN DREI EBENEN ENTWICKELT WURDEN. 3) ERHALTEN SIE EIN VERBESSERTES DESIGN EINER KOSTENGÜNSTIGEN MOTORISIERTEN TRANSRADIALEN HANDGEFÜHRTEN PROTHESE UNTER VERWENDUNG DER IN ZIEL 1 AUF SEINEN DREI EBENEN ENTWICKELTEN METHODEN. (German) | |||||||||||||||
| Property / summary: DIE ENTWICKLUNG EFFIZIENTER KÜNSTLICHER HÄNDE, SOWOHL FÜR DEN EINSATZ IN ROBOTERN ALS AUCH FÜR DIE SUBSTITUTION VON PROTESICAL, BLEIBT EINE KOMPLEXE HERAUSFORDERUNG FÜR DIE KONSTRUKTION UND STEUERUNGSTECHNIK. IN DER VERGANGENHEIT WURDEN SIMULATIONSWERKZEUGE EINGESETZT, UM DIE FUNKTIONALITÄT VON ROBOTERKRALLEN UND ANTHROPOMORPHEN HÄNDEN ZU BEWERTEN UND IM HINBLICK AUF DIE AUTOMATISCHE PLANUNG DER BEWEGUNG METRIKEN DES GRIFFS ZU DEFINIEREN. DIESE SIMULATIONSWERKZEUGE BESCHRÄNKEN SICH JEDOCH DARAUF, DIE REALE FUNKTIONALITÄT VON HANDDESIGNS IM TÄGLICHEN LEBEN ZU BERÜCKSICHTIGEN, DA ASPEKTE WIE REIBUNG, VERFORMUNG, GELENKSTEIFIGKEIT, DYNAMISCHES ANSPRECHEN VON AKTUATOREN ODER STEUERUNGSSYSTEMEN NUR SCHWER IN ANALYTISCHE METRIKEN INTEGRIERT WERDEN KÖNNEN. EINE EXPERIMENTELLE AUSWERTUNG VON KÜNSTLICHEN HANDPROTOTYPEN IST DAHER UNERLÄSSLICH, UM EFFIZIENTERE LÖSUNGEN ZU ERREICHEN. AUS DER LITERATURANALYSE UND DEN BISHERIGEN ENTWICKLUNGEN DES FORSCHUNGSTEAMS ERGIBT SICH AUS DER NOTWENDIGKEIT STANDARDISIERTER GERÄTE, PROTOKOLLE UND METRICAS, DIE ES ERMÖGLICHEN, VERSCHIEDENE PROTOTYPEN KÜNSTLICHER HÄNDE ERSCHÖPFEND EXPERIMENTELL ZU BEWERTEN, OB DIESE ROBOTIK ODER PROTEINE UND METRICAS ODER QUALITÄTSINDIZES IM VERGLEICH ZUR MENSCHLICHEN HAND ZU ERHALTEN. DIESES PROJEKT GEHT DAVON AUS, DASS DIESE EXPERIMENTELLE BEWERTUNG ENTKOPPELT WERDEN SOLLTE, UM DIE DREI HAUPTFAKTOREN, DIE DIE FUNKTIONALITÄT EINER KÜNSTLICHEN HAND BEEINFLUSSEN, GETRENNT ZU ANALYSIEREN: 1) DIE MECHANISCHE KONSTRUKTION DER GLEICHEN (TOPOLOGIE, MATERIALIEN), DIE DIE ERREICHBARE STABILE GRIFFHALTUNG BEDINGT 2) DIE DYNAMISCHE LEISTUNG SEINER ANTRIEBE ODER MOTOREN UND MECHANISCHEN ÜBERTRAGUNGSSYSTEME, DIE DIE DYNAMISCHEN LEISTUNGEN WIE GRIFFKRÄFTE ODER ÖFFNUNGS-/SCHLIESSZEITEN BEDINGEN 3) DAS HANDSTEUERUNGSSYSTEM, DAS DIE PROPIOCEPCION, EMPFINDLICHKEIT, REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT ODER VIELSEITIGKEIT FÜR UNTERSCHIEDLICHE AUFGABEN BEDINGT. ES BASIERT AUCH AUF DER HYPOTHESE, DASS DIE EXPERIMENTELLEN METRIKEN, DIE DIE AUSWERTUNG VON HANDGEFÜHRTEN PROTOTYPEN GEGEN DIESE DREI FAKTOREN ERMÖGLICHEN, AUF EINEM VERGLEICH MIT DER LEISTUNG DER MENSCHLICHEN HAND BERUHEN MÜSSEN. DAS PROJEKT VERFOLGT DAHER DREI ZIELE: 1) ENTWICKLUNG VON TESTGERÄTEN UND -PROTOKOLLEN (BENCHMARKS), UM JEDE KÜNSTLICHE HAND EXPERIMENTELL ZU BEWERTEN UND SIE MIT DER MENSCHLICHEN HAND ZU VERGLEICHEN, WOBEI METRIKEN VERWENDET WERDEN, DIE IN DEN DREI GENANNTEN EBENEN (MECHANISCHES DESIGN, LEISTUNG, KONTROLLE) DEFINIERT SIND. 2) ERHALTEN SIE EIN VERBESSERTES ONE-HAND-ROBOTER-DESIGN FÜR SERVICEANWENDUNGEN, MIT DEN METHODEN, DIE IN ZIEL 1 AUF SEINEN DREI EBENEN ENTWICKELT WURDEN. 3) ERHALTEN SIE EIN VERBESSERTES DESIGN EINER KOSTENGÜNSTIGEN MOTORISIERTEN TRANSRADIALEN HANDGEFÜHRTEN PROTHESE UNTER VERWENDUNG DER IN ZIEL 1 AUF SEINEN DREI EBENEN ENTWICKELTEN METHODEN. (German) / rank | |||||||||||||||
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| Property / summary: DIE ENTWICKLUNG EFFIZIENTER KÜNSTLICHER HÄNDE, SOWOHL FÜR DEN EINSATZ IN ROBOTERN ALS AUCH FÜR DIE SUBSTITUTION VON PROTESICAL, BLEIBT EINE KOMPLEXE HERAUSFORDERUNG FÜR DIE KONSTRUKTION UND STEUERUNGSTECHNIK. IN DER VERGANGENHEIT WURDEN SIMULATIONSWERKZEUGE EINGESETZT, UM DIE FUNKTIONALITÄT VON ROBOTERKRALLEN UND ANTHROPOMORPHEN HÄNDEN ZU BEWERTEN UND IM HINBLICK AUF DIE AUTOMATISCHE PLANUNG DER BEWEGUNG METRIKEN DES GRIFFS ZU DEFINIEREN. DIESE SIMULATIONSWERKZEUGE BESCHRÄNKEN SICH JEDOCH DARAUF, DIE REALE FUNKTIONALITÄT VON HANDDESIGNS IM TÄGLICHEN LEBEN ZU BERÜCKSICHTIGEN, DA ASPEKTE WIE REIBUNG, VERFORMUNG, GELENKSTEIFIGKEIT, DYNAMISCHES ANSPRECHEN VON AKTUATOREN ODER STEUERUNGSSYSTEMEN NUR SCHWER IN ANALYTISCHE METRIKEN INTEGRIERT WERDEN KÖNNEN. EINE EXPERIMENTELLE AUSWERTUNG VON KÜNSTLICHEN HANDPROTOTYPEN IST DAHER UNERLÄSSLICH, UM EFFIZIENTERE LÖSUNGEN ZU ERREICHEN. AUS DER LITERATURANALYSE UND DEN BISHERIGEN ENTWICKLUNGEN DES FORSCHUNGSTEAMS ERGIBT SICH AUS DER NOTWENDIGKEIT STANDARDISIERTER GERÄTE, PROTOKOLLE UND METRICAS, DIE ES ERMÖGLICHEN, VERSCHIEDENE PROTOTYPEN KÜNSTLICHER HÄNDE ERSCHÖPFEND EXPERIMENTELL ZU BEWERTEN, OB DIESE ROBOTIK ODER PROTEINE UND METRICAS ODER QUALITÄTSINDIZES IM VERGLEICH ZUR MENSCHLICHEN HAND ZU ERHALTEN. DIESES PROJEKT GEHT DAVON AUS, DASS DIESE EXPERIMENTELLE BEWERTUNG ENTKOPPELT WERDEN SOLLTE, UM DIE DREI HAUPTFAKTOREN, DIE DIE FUNKTIONALITÄT EINER KÜNSTLICHEN HAND BEEINFLUSSEN, GETRENNT ZU ANALYSIEREN: 1) DIE MECHANISCHE KONSTRUKTION DER GLEICHEN (TOPOLOGIE, MATERIALIEN), DIE DIE ERREICHBARE STABILE GRIFFHALTUNG BEDINGT 2) DIE DYNAMISCHE LEISTUNG SEINER ANTRIEBE ODER MOTOREN UND MECHANISCHEN ÜBERTRAGUNGSSYSTEME, DIE DIE DYNAMISCHEN LEISTUNGEN WIE GRIFFKRÄFTE ODER ÖFFNUNGS-/SCHLIESSZEITEN BEDINGEN 3) DAS HANDSTEUERUNGSSYSTEM, DAS DIE PROPIOCEPCION, EMPFINDLICHKEIT, REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT ODER VIELSEITIGKEIT FÜR UNTERSCHIEDLICHE AUFGABEN BEDINGT. ES BASIERT AUCH AUF DER HYPOTHESE, DASS DIE EXPERIMENTELLEN METRIKEN, DIE DIE AUSWERTUNG VON HANDGEFÜHRTEN PROTOTYPEN GEGEN DIESE DREI FAKTOREN ERMÖGLICHEN, AUF EINEM VERGLEICH MIT DER LEISTUNG DER MENSCHLICHEN HAND BERUHEN MÜSSEN. DAS PROJEKT VERFOLGT DAHER DREI ZIELE: 1) ENTWICKLUNG VON TESTGERÄTEN UND -PROTOKOLLEN (BENCHMARKS), UM JEDE KÜNSTLICHE HAND EXPERIMENTELL ZU BEWERTEN UND SIE MIT DER MENSCHLICHEN HAND ZU VERGLEICHEN, WOBEI METRIKEN VERWENDET WERDEN, DIE IN DEN DREI GENANNTEN EBENEN (MECHANISCHES DESIGN, LEISTUNG, KONTROLLE) DEFINIERT SIND. 2) ERHALTEN SIE EIN VERBESSERTES ONE-HAND-ROBOTER-DESIGN FÜR SERVICEANWENDUNGEN, MIT DEN METHODEN, DIE IN ZIEL 1 AUF SEINEN DREI EBENEN ENTWICKELT WURDEN. 3) ERHALTEN SIE EIN VERBESSERTES DESIGN EINER KOSTENGÜNSTIGEN MOTORISIERTEN TRANSRADIALEN HANDGEFÜHRTEN PROTHESE UNTER VERWENDUNG DER IN ZIEL 1 AUF SEINEN DREI EBENEN ENTWICKELTEN METHODEN. (German) / qualifier | |||||||||||||||
point in time: 9 December 2021
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Revision as of 09:10, 9 December 2021
Project Q3156310 in Spain
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | DEVELOPMENT OF EQUIPMENT, PROTOCOLS AND METRICS FOR EXPERIMENTAL EVALUATION OF ARTIFICIAL HANDS. APPLICATION TO THE IMPROVEMENT OF THE DESIGN OF ROBOTIC MANIPULATORS AND PROTES HANDS |
Project Q3156310 in Spain |
Statements
54,450.0 Euro
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108,900.0 Euro
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50.0 percent
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1 January 2018
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31 December 2020
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UNIVERSIDAD JAUME I
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39°59'9.71"N, 0°2'15.86"W
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12040
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EL DESARROLLO DE MANOS ARTIFICIALES EFICIENTES, TANTO PARA SU USO EN ROBOTS COMO PARA LA SUSTITUCION PROTESICA SIGUE SIENDO UN COMPLEJO RETO PARA LA INGENIERIA DE DISEÑO Y CONTROL. EN EL PASADO SE HAN USADO HERRAMIENTAS DE SIMULACION PARA EVALUAR LA FUNCIONALIDAD DE GARRAS ROBOTICAS Y MANOS ANTROPOMORFAS Y DEFINIR METRICAS DE AGARRE, DE CARA A LA PLANIFICACION AUTOMATICA DEL MOVIMIENTO. SIN EMBARGO ESTAS HERRAMIENTAS DE SIMULACION SON LIMITADAS PARA CONSIDERAR LA FUNCIONALIDAD REAL DE LOS DISEÑOS DE MANO EN ACTIVIDADES DE LA VIDA DIARIA, YA QUE ASPECTOS COMO LA FRICCION, DEFORMACION, RIGIDEZ DE LAS ARTICULACIONES, RESPUESTA DINAMICA DE LOS ACTUADORES O DEL SISTEMAS DE CONTROL, SON DIFICILES DE INCORPORAR A METRICAS ANALITICAS. LA EVALUACION EXPERIMENTAL DE PROTOTIPOS DE MANOS ARTIFICIALES ES POR TANTO IMPRESCINDIBLE PARA AVANZAR HACIA SOLUCIONES MAS EFICIENTES. DEL ANALISIS DE LA LITERATURA Y DE LOS DESARROLLOS PREVIOS DEL EQUIPO INVESTIGADOR, SE CONSTATA LA NECESIDAD DE DISPONER DE EQUIPOS, PROTOCOLOS Y METRICAS ESTANDARIZADOS QUE PERMITAN EVALUAR EXHAUSTIVAMENTE DE FORMA EXPERIMENTAL DIFERENTES PROTOTIPOS DE MANOS ARTIFICIALES, SEAN ESTAS ROBOTICAS O PROTESICAS Y OBTENER METRICAS O INDICES DE CALIDAD EN COMPARACION A LA MANO HUMANA. EN ESTE PROYECTO SE PARTE DE LA HIPOTESIS DE QUE ESTA EVALUACION EXPERIMENTAL DEBE DESACOPLARSE PARA ANALIZAR DE FORMA SEPARADA LOS TRES PRINCIPALES FACTORES QUE AFECTAN A LA FUNCIONALIDAD DE UNA MANO ARTIFICIAL: 1) EL DISEÑO MECANICO DE LA MISMA (TOPOLOGIA, MATERIALES) QUE CONDICIONA LAS POSTURAS DE AGARRE ESTABLE ALCANZABLES 2) LAS PRESTACIONES DINAMICAS DE SUS ACTUADORES O MOTORES Y SISTEMAS DE TRANSMISION MECANICA, QUE CONDICIONAN LAS PRESTACIONES DINAMICAS COMO FUERZAS AGARRE O TIEMPOS DE APERTURA/CIERRE 3) EL SISTEMA DE CONTROL DE LA MANO, QUE CONDICIONA LA PROPIOCEPCION, SENSIBILIDAD, RAPIDEZ DE RESPUESTA O VERSATILIDAD PARA DIFERENTES TAREAS. ASIMISMO, SE PARTE DE LA HIPOTESIS DE QUE LAS METRICAS EXPERIMENTALES QUE PERMITAN EVALUAR LOS PROTOTIPOS DE MANO SEGUN ESTOS TRES FACTORES DEBEN BASARSE EN LA COMPARACION CON LAS PRESTACIONES DE LA MANO HUMANA. POR TANTO, EL PROYECTO SE PLANTEA TRES OBJETIVOS: 1) DESARROLLAR EQUIPOS Y PROTOCOLOS DE ENSAYO (BENCHMARKS) QUE PERMITAN EVALUAR EXPERIMENTALMENTE CUALQUIER MANO ARTIFICIAL Y COMPARARLA CON LA MANO HUMANA MEDIANTE METRICAS DEFINIDAS EN LOS TRES NIVELES CITADOS (DISEÑO MECANICO, ACTUACION, CONTROL). 2) OBTENER UN DISEÑO MEJORADO DE UNA MANO ROBOTICA PARA APLICACIONES DE SERVICIO, UTILIZANDO LAS METODOLOGIAS DESARROLLADAS EN EL OBJETIVO 1 EN SUS TRES NIVELES. 3) OBTENER UN DISEÑO MEJORADO DE UNA PROTESIS DE MANO TRANSRADIAL MOTORIZADA DE BAJO COSTE, EMPLEANDO LAS METODOLOGIAS DESARROLLADAS EN EL OBJETIVO 1 EN SUS TRES NIVELES. (Spanish)
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THE DEVELOPMENT OF EFFICIENT ARTIFICIAL HANDS, BOTH FOR USE IN ROBOTS AND FOR PROSTHETIC REPLACEMENTS, REMAINS A COMPLEX CHALLENGE FOR DESIGN AND CONTROL ENGINEERING. IN THE PAST, SIMULATION TOOLS HAVE BEEN USED TO EVALUATE THE FUNCTIONALITY OF ROBOTIC GRIPPERS AND ANTHROPOMORPHIC HANDS AND TO DEFINE GRASPING METRICS FOR MOTION PLANNING. HOWEVER, THESE SIMULATION TOOLS ARE LIMITED TO CONSIDER THE ACTUAL FUNCTIONALITY OF HAND DESIGNS IN DAILY LIFE ACTIVITIES, SINCE ASPECTS AS THE FRICTION, THE DEFORMATION, THE JOINTS STIFFNESS OR THE DYNAMIC RESPONSE OF ACTUATORS OR THE CONTROL SYSTEM, ARE DIFFICULT TO INCORPORATE INTO ANALYTICAL METRICS. THEREFORE, THE EXPERIMENTAL EVALUATION OF PROTOTYPES OF ARTIFICIAL HANDS IS ESSENTIAL TO MOVE TOWARDS MORE EFFICIENT SOLUTIONS. FROM THE ANALYSIS OF THE LITERATURE AND FROM THE PREVIOUS DEVELOPMENTS OF THE RESEARCH TEAM, IS DEDUCED THE NEED FOR STANDARDIZED EQUIPMENT, PROTOCOLS AND METRICS THAT PERMIT THE EXPERIMENTAL EVALUATION OF DIFFERENT PROTOTYPES OF ARTIFICIAL HANDS, WHETHER THEY ARE ROBOTIC OR PROSTHETIC HANDS, AND THE DEFINITION OF QUALITY METRICS OR INDICES COMPARED TO THE HUMAN HAND. IN THIS PROJECT IT IS ASSUMED THAT THIS EXPERIMENTAL EVALUATION MUST BE STRUCTURED TO ANALYSE SEPARATELY THE THREE MAIN FACTORS THAT AFFECT THE FUNCTIONALITY OF AN ARTIFICIAL HAND: 1) THE MECHANICAL DESIGN (TOPOLOGY, MATERIALS) THAT AFFECT TO THE ATTAINABLE STABLE GRIP POSTURES 2) THE DYNAMIC PERFORMANCE OF THEIR ACTUATORS AND MECHANICAL TRANSMISSION, WHICH CONDITION THE DYNAMIC RESPONSE AS GRASP FORCES AND OPENING / CLOSING TIMES 3) THE CONTROL SYSTEM, AFFECTING TO THE PROPRIOCEPTION, SENSITIVITY, RESPONSIVENESS OR VERSATILITY FOR DIFFERENT TASKS. IT IS ALSO ASSUMED THAT THE EXPERIMENTAL METRICS THAT ALLOW EVALUATING HAND PROTOTYPES ACCORDING TO THESE THREE FACTORS MUST BE BASED ON THE COMPARISON WITH THE PERFORMANCE OF THE HUMAN HAND. THEREFORE, THE PROJECT HAS THREE MAIN OBJECTIVES: 1) TO DEVELOP TEST EQUIPMENT AND PROTOCOLS (BENCHMARKS) THAT ALLOW FOR THE EXPERIMENTAL EVALUATION OF ANY ARTIFICIAL HAND COMPARED TO THE HUMAN HAND, USING METRICS DEFINED AT THE THREE LEVELS ABOVE-MENTIONED (MECHANICAL DESIGN, ACTUATORS PERFORMANCE, CONTROL SYSTEM). 2) OBTAIN AN IMPROVED DESIGN OF A ROBOTIC HAND FOR SERVICE APPLICATIONS, USING THE METHODOLOGIES DEVELOPED IN OBJECTIVE 1 AT ITS THREE LEVELS. 3) OBTAIN AN IMPROVED DESIGN OF A LOW-COST MOTORIZED TRANSRADIAL HAND PROSTHESIS, USING THE METHODOLOGIES DEVELOPED IN OBJECTIVE 1 AT ITS THREE LEVELS. (English)
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LE DÉVELOPPEMENT DE MAINS ARTIFICIELLES EFFICACES, À LA FOIS POUR UNE UTILISATION DANS LES ROBOTS ET POUR LA SUBSTITUTION PROTESICAL RESTE UN DÉFI COMPLEXE POUR L’INGÉNIERIE DE LA CONCEPTION ET DU CONTRÔLE. DANS LE PASSÉ, DES OUTILS DE SIMULATION ONT ÉTÉ UTILISÉS POUR ÉVALUER LA FONCTIONNALITÉ DES GRIFFES ROBOTIQUES ET DES MAINS ANTHROPOMORPHES ET DÉFINIR LES MÉTRIQUES DE L’ADHÉRENCE, EN VUE DE LA PLANIFICATION AUTOMATIQUE DU MOUVEMENT. CEPENDANT, CES OUTILS DE SIMULATION SE LIMITENT À CONSIDÉRER LA FONCTIONNALITÉ RÉELLE DES CONCEPTIONS MANUELLES DANS LES ACTIVITÉS QUOTIDIENNES, CAR DES ASPECTS TELS QUE LA FRICTION, LA DÉFORMATION, LA RIGIDITÉ DES ARTICULATIONS, LA RÉPONSE DYNAMIQUE DES ACTIONNEURS OU DES SYSTÈMES DE COMMANDE, SONT DIFFICILES À INTÉGRER AUX PARAMÈTRES ANALYTIQUES. L’ÉVALUATION EXPÉRIMENTALE DES PROTOTYPES MANUELS ARTIFICIELS EST DONC ESSENTIELLE POUR PROGRESSER VERS DES SOLUTIONS PLUS EFFICACES. DE L’ANALYSE DE LA LITTÉRATURE ET DES DÉVELOPPEMENTS PRÉCÉDENTS DE L’ÉQUIPE DE RECHERCHE, LA NÉCESSITÉ D’AVOIR DES ÉQUIPEMENTS NORMALISÉS, DES PROTOCOLES ET DES METRICAS QUI PERMETTENT D’ÉVALUER DE MANIÈRE EXHAUSTIVE EXPÉRIMENTALEMENT DIFFÉRENTS PROTOTYPES DE MAINS ARTIFICIELLES, QU’IL S’AGISSE DE LA ROBOTIQUE OU DES PROTÉINES, ET D’OBTENIR DES METRICAS OU DES INDICES DE QUALITÉ PAR RAPPORT À LA MAIN HUMAINE. CE PROJET SUPPOSE QUE CETTE ÉVALUATION EXPÉRIMENTALE DEVRAIT ÊTRE DÉCOUPLÉE AFIN D’ANALYSER SÉPARÉMENT LES TROIS PRINCIPAUX FACTEURS QUI AFFECTENT LA FONCTIONNALITÉ D’UNE MAIN ARTIFICIELLE: 1) LA CONCEPTION MÉCANIQUE DE LA MÊME (TOPOLOGIE, MATÉRIAUX) QUI CONDITIONNE LES POSTURES D’ADHÉRENCE STABLES RÉALISABLES 2) LES PERFORMANCES DYNAMIQUES DE SES ACTIONNEURS OU MOTEURS ET SYSTÈMES DE TRANSMISSION MÉCANIQUE, QUI CONDITIONNENT LES PERFORMANCES DYNAMIQUES TELLES QUE LES FORCES D’ADHÉRENCE OU LES TEMPS D’OUVERTURE/FERMETURE 3) LE SYSTÈME DE COMMANDE MANUELLE, QUI CONDITIONNE LA PROPIOCEPCION, LA SENSIBILITÉ, LA VITESSE DE RÉPONSE OU LA POLYVALENCE POUR DIFFÉRENTES TÂCHES. IL EST ÉGALEMENT BASÉ SUR L’HYPOTHÈSE QUE LES MÉTRIQUES EXPÉRIMENTALES QUI PERMETTENT L’ÉVALUATION DES PROTOTYPES PORTATIFS PAR RAPPORT À CES TROIS FACTEURS DOIVENT ÊTRE FONDÉES SUR UNE COMPARAISON AVEC LA PERFORMANCE DE LA MAIN HUMAINE. LE PROJET POURSUIT DONC TROIS OBJECTIFS: 1) DÉVELOPPER L’ÉQUIPEMENT ET LES PROTOCOLES D’ESSAI (BENCHMARKS) POUR ÉVALUER EXPÉRIMENTALEMENT TOUTE MAIN ARTIFICIELLE ET LA COMPARER AVEC LA MAIN HUMAINE À L’AIDE DE MESURES DÉFINIES DANS LES TROIS NIVEAUX MENTIONNÉS (CONCEPTION MÉCANIQUE, PERFORMANCE, CONTRÔLE). 2) OBTENIR UNE CONCEPTION ROBOTIQUE À UNE MAIN AMÉLIORÉE POUR LES APPLICATIONS DE SERVICE, EN UTILISANT LES MÉTHODES DÉVELOPPÉES DANS L’OBJECTIF 1 SUR SES TROIS NIVEAUX. 3) OBTENIR UNE CONCEPTION AMÉLIORÉE D’UNE PROTHÈSE PORTATIVE TRANSRADIALE MOTORISÉE À FAIBLE COÛT, EN UTILISANT LES MÉTHODES DÉVELOPPÉES DANS L’OBJECTIF 1 SUR SES TROIS NIVEAUX. (French)
4 December 2021
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DIE ENTWICKLUNG EFFIZIENTER KÜNSTLICHER HÄNDE, SOWOHL FÜR DEN EINSATZ IN ROBOTERN ALS AUCH FÜR DIE SUBSTITUTION VON PROTESICAL, BLEIBT EINE KOMPLEXE HERAUSFORDERUNG FÜR DIE KONSTRUKTION UND STEUERUNGSTECHNIK. IN DER VERGANGENHEIT WURDEN SIMULATIONSWERKZEUGE EINGESETZT, UM DIE FUNKTIONALITÄT VON ROBOTERKRALLEN UND ANTHROPOMORPHEN HÄNDEN ZU BEWERTEN UND IM HINBLICK AUF DIE AUTOMATISCHE PLANUNG DER BEWEGUNG METRIKEN DES GRIFFS ZU DEFINIEREN. DIESE SIMULATIONSWERKZEUGE BESCHRÄNKEN SICH JEDOCH DARAUF, DIE REALE FUNKTIONALITÄT VON HANDDESIGNS IM TÄGLICHEN LEBEN ZU BERÜCKSICHTIGEN, DA ASPEKTE WIE REIBUNG, VERFORMUNG, GELENKSTEIFIGKEIT, DYNAMISCHES ANSPRECHEN VON AKTUATOREN ODER STEUERUNGSSYSTEMEN NUR SCHWER IN ANALYTISCHE METRIKEN INTEGRIERT WERDEN KÖNNEN. EINE EXPERIMENTELLE AUSWERTUNG VON KÜNSTLICHEN HANDPROTOTYPEN IST DAHER UNERLÄSSLICH, UM EFFIZIENTERE LÖSUNGEN ZU ERREICHEN. AUS DER LITERATURANALYSE UND DEN BISHERIGEN ENTWICKLUNGEN DES FORSCHUNGSTEAMS ERGIBT SICH AUS DER NOTWENDIGKEIT STANDARDISIERTER GERÄTE, PROTOKOLLE UND METRICAS, DIE ES ERMÖGLICHEN, VERSCHIEDENE PROTOTYPEN KÜNSTLICHER HÄNDE ERSCHÖPFEND EXPERIMENTELL ZU BEWERTEN, OB DIESE ROBOTIK ODER PROTEINE UND METRICAS ODER QUALITÄTSINDIZES IM VERGLEICH ZUR MENSCHLICHEN HAND ZU ERHALTEN. DIESES PROJEKT GEHT DAVON AUS, DASS DIESE EXPERIMENTELLE BEWERTUNG ENTKOPPELT WERDEN SOLLTE, UM DIE DREI HAUPTFAKTOREN, DIE DIE FUNKTIONALITÄT EINER KÜNSTLICHEN HAND BEEINFLUSSEN, GETRENNT ZU ANALYSIEREN: 1) DIE MECHANISCHE KONSTRUKTION DER GLEICHEN (TOPOLOGIE, MATERIALIEN), DIE DIE ERREICHBARE STABILE GRIFFHALTUNG BEDINGT 2) DIE DYNAMISCHE LEISTUNG SEINER ANTRIEBE ODER MOTOREN UND MECHANISCHEN ÜBERTRAGUNGSSYSTEME, DIE DIE DYNAMISCHEN LEISTUNGEN WIE GRIFFKRÄFTE ODER ÖFFNUNGS-/SCHLIESSZEITEN BEDINGEN 3) DAS HANDSTEUERUNGSSYSTEM, DAS DIE PROPIOCEPCION, EMPFINDLICHKEIT, REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT ODER VIELSEITIGKEIT FÜR UNTERSCHIEDLICHE AUFGABEN BEDINGT. ES BASIERT AUCH AUF DER HYPOTHESE, DASS DIE EXPERIMENTELLEN METRIKEN, DIE DIE AUSWERTUNG VON HANDGEFÜHRTEN PROTOTYPEN GEGEN DIESE DREI FAKTOREN ERMÖGLICHEN, AUF EINEM VERGLEICH MIT DER LEISTUNG DER MENSCHLICHEN HAND BERUHEN MÜSSEN. DAS PROJEKT VERFOLGT DAHER DREI ZIELE: 1) ENTWICKLUNG VON TESTGERÄTEN UND -PROTOKOLLEN (BENCHMARKS), UM JEDE KÜNSTLICHE HAND EXPERIMENTELL ZU BEWERTEN UND SIE MIT DER MENSCHLICHEN HAND ZU VERGLEICHEN, WOBEI METRIKEN VERWENDET WERDEN, DIE IN DEN DREI GENANNTEN EBENEN (MECHANISCHES DESIGN, LEISTUNG, KONTROLLE) DEFINIERT SIND. 2) ERHALTEN SIE EIN VERBESSERTES ONE-HAND-ROBOTER-DESIGN FÜR SERVICEANWENDUNGEN, MIT DEN METHODEN, DIE IN ZIEL 1 AUF SEINEN DREI EBENEN ENTWICKELT WURDEN. 3) ERHALTEN SIE EIN VERBESSERTES DESIGN EINER KOSTENGÜNSTIGEN MOTORISIERTEN TRANSRADIALEN HANDGEFÜHRTEN PROTHESE UNTER VERWENDUNG DER IN ZIEL 1 AUF SEINEN DREI EBENEN ENTWICKELTEN METHODEN. (German)
9 December 2021
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Castellón de la Plana/Castelló de la Plana
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Identifiers
DPI2017-89910-R
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