Streszczenie pracy doktorskiej mgr inż. Artura Handke

Streszczenie pracy doktorskiej mgr inż. Artura Handke

Streszczenie pracy doktorskiej
mgr inż. Artura Handke
pt.: „Metoda doboru struktury mechanicznej i sensorycznej chwytaka typu ręka człowieka”
Rozprawa doktorska podejmuje problematykę dopasowania struktury mechanicznej
chwytaka typu ręka człowieka do chwytania określonych przedmiotów, poprzez obniżenie
liczby palców, liczby napędów oraz elementów sensorycznych. Mając na uwadze wysoki
stopień skomplikowania istniejących rozwiązań chwytaków, poważnym problemem podczas
projektowania ich struktury mechanicznej jest określenie tych elementów składowych, które
mają istotne znaczenie w procesie pewnego chwytania przedmiotów.
W pracy mając za cel zmniejszenie liczby palców oraz określenie struktur
mechanicznych poszczególnych palców określono kryterium stabilnego uchwycenia
przedmiotu wraz z niezbędnymi parametrami pozwalającymi to kryterium weryfikować. W
dalszej części pracy wprowadzono wskaźniki określające jakość uchwycenia danego
przedmiotu przez określoną postać chwytaka. Wykorzystano do tego celu model
numerycznych chwytaka utworzony w środowisku ADAMS, a opracowane algorytmy
pozwoliły symulować zmiany w strukturze kinematycznej palców. Wyniki uzyskane na
drodze badań symulacyjnych posłużyły do utworzenia zestawów danych dla wszystkich
rozpatrywanych rozwiązań chwytaków.
Opracowana metodologia pozwoliła przeanalizować efekt chwytania wybranych
dziewięciu przedmiotów przez ponad 2.500.000 rozwiązań chwytaków, różniących się liczbą
palców, liczbą paliczków w każdym z palców oraz liczbą napędów przypadających na dany
palec. Liczba rozpatrywanych rozwiązań wyniknęła z wariacji przyjętych parametrów
opisujących postać chwytaka. W oparciu o przyjęte założenia badawcze wymagane było
przeprowadzenie jedynie 648 symulacji celem uzyskania informacji na temat jakości
uchwycenia przyjętych przedmiotów przez wszystkie założone postacie chwytaków. W celu
określenia ostatecznej postaci chwytaka pozwalającego stabilnie uchwycić wyselekcjonowane
przedmioty, uwzględniono chwytaki trój-, cztero- oraz pięciopalcowe.
W końcowej części pracy przedstawiono szczegółowo te rozwiązania, które pozwoliły
uchwycić przedmioty należące do określonych kategorii oraz przeanalizowano częstość
użycia sensorów nacisku umieszczonych na paliczkach palców. Opracowana metoda
badawcza może być źródłem informacji dla osób projektujących zręczne chwytaki
dedykowane do chwytania określonych przedmiotów. Ponadto opracowana metoda pozwoli
w dalszych badaniach przeprowadzić analizę wpływu zmiany nie tylko struktury
mechanicznej ale i geometrycznej chwytaka.
Summary of doctoral thesis
master of engineer Artur Handke
Fri: “ The method of selection of mechanical and sensorial structure of hand type gripper”
The dissertation takes the issue of mechanical structure adjustment of the hand type
gripper dedicated to grasp specific subjects, by reducing the number of fingers, drives and
sensory elements. Given the high degree of complexity of existing solutions of grippers a
major problem in the design of the mechanical structure is to identify those components that
are important in the process of acquiring a steady grip with an object.
In the work with the aim of reducing the number of fingers and determination of
mechanical structures of individual fingers, a grasp stability criteria was determined along
with the necessary parameters that allow this criterion to be verified. Later in the work were
implemented indicators defining quality of the grasp in the specific form of the gripper. For
this purpose a numerical model of the gripper was created in the ADAMS environment, and
developed algorithms made it possible to simulate changes to the structure kinematic
fingertips. Results obtained by means of simulation studies were used to create data sets for
all considered solutions of grippers.
The developed methodology allowed to examine the effect of the grasping of nine
chosen objects by over 2,500,000 gripper solutions, differing in the number of fingers, the
number of phalanges in each finger and drives attributable to a given finger. The number of
considered solutions resulted from variations of chosen parameters describing the form of the
gripper. Based on the accepted assumptions the research required to carry out only 648
simulation in order to obtain information on the grasp quality of objects accepted by all
established forms of grippers. In order to determine the final form of the gripper that would
enable a stable grasp of the selected objects included three-, four- and five-fingered grippers.
The final part of the study presents in detail the solutions that enabled stable grasp of
objects belonging to certain categories and analysis of the frequency of the use of tactile
sensors placed on the finger phalanges. Test method developed in this work may be a source
of information for designing dexterous grippers dedicated for grasping certain items. In
addition, developed method will allow for further research to analyze the impact of the change
not only in the mechanical structure but also geometric parameters of the gripper.