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)
Jump to navigation
Jump to search
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
0 references
108,900.0 Euro
0 references
50.0 percent
0 references
1 January 2018
0 references
31 December 2020
0 references
UNIVERSIDAD JAUME I
0 references
39°59'9.71"N, 0°2'15.86"W
0 references
12040
0 references
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)
0 references
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)
0 references
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
0 references
Castellón de la Plana/Castelló de la Plana
0 references
Identifiers
DPI2017-89910-R
0 references