در مفهوم کلی آن، تحقیق در خصوص شبه انسان به عنوان تلاشی در جهت شبیه سازی انسان از لحاظ یکپارچگی او و برخی مؤلفه های اصلی او می باشد. لذا توسعة یک اندام مصنوعی سیبرنتیک، شبیه سازی توانایی های جسی – حرکتی تا حد ممکن و نظیر دست طبیعی به عنوان موفقیت تحقیق روبات شبه انسانی است.
دست انسان نمونة معجره آسایی از چگونگی مکانیسم پیچیده ای است که اجرا می شود و قادر به درک امور پیچیده و مفید با استفاده از یک ترکیب مؤثر مکانیسم ها، احساس، عملکردهای فعال سازی و کنترل می باشد ]2 و 1[. دست انسان نه فقط یک ابزار مؤثر است بلکه همچنین یک ابزار ایده آل برای کسب اطلاعات از محیط خارج است. شبیه سازی و تقلید از توانایی های سیستم کاری انسان برای قرن ها رویای دانشمندان و مهندسین بوده است.
در حقیقت، توسط یک دست مصنوعی واقعاً شبیه انسان به احتمال یکی از شناخته ترین طرح های زیستی است.
علیرغم چند تلاش تحقیقاتی با هدف نوآوری و تکنولوژی دست های مصنوعی، پژوهش های رضایت کاربر در استفاده از دست های مصنوعی آشکار کرد که 30 تا 50% مقطوع العضوها بطور شدید از دست های مصنوعی خود به طور منظم استفاده نمی برند ]4 و 3[. عوالی اصلی را که سبب فقدان علاقه برای میوالکتریک است دست مصنوعی می شود در سه نکته تحلیلی می شود: عملکرد پایین، تزئین و جراحی کن، و قابلیت کنترل کم.
در این مقاله تلاش های تحقیقاتی به سمت درک سیبرنتیک پروتزهای دست ارائه خواهد شد. بخصوص، ساختار مکانیکی پروتزها، حساس سازی آن و طرح کنترل آن، همراه با اولین نتایج آزمایشگاهی در بخش های زیر توضیح داده خواهد شد.
2. دست شبیه انسانی سه انگشتی (anthropomorphic)
یک دست نیرومند سه انگشتی از طریق محققین در مرکز INAIL RTR در چهارچوب پروژة CYBERHAND توسعه می یابد ]6[. این دست زوایای سنسورهای مشترک توسعه یافته در اسکیولا سانت آنا ترکیب خواهد نمود. چهار حرکت بکار گرفته می شوند، یکی برای جنبش و حرکت انگشت شست به طرف بیرون و داخل، و دیگر برای باز و بسته کردن سه انگشت است. تاکید بر توسعه یک وسیله است که سبک وزن، قابل اعتماد، زیبا، دارای انرژی کافی و عملکرد بالا و در نهایت از نظر تجاری مورد اطمینان است.
توسعة این دست جدید بر اساس دست RTRII است (7) که در آن راه حل پیشنهاد شده از طریق شیگئو هیروس در ساخت گرایپر (8) برای دو انگشت و شصت اعمال شده است.
پروتزهای تجاری دست دو یا سه درجه آزادی (Dofs) است که باعث حرکات انگشت و وضعیت شست می شود. به خاطر نبودن Dofs، چنین وسایلی با عملکردی درک پایین توصیف می شوند. در واقع، آنها اجازه مرور شدن کافی اشیاء را نمی دهند، که در مقایسه با تطابق پذیری دست انسان قرار دارد. در نتیجه، اشیاء باید بطور صریح گرفته شوند تا بطور امن نگه داشته شوند (9).
مکانیسم های درست عمل نشده باعث توانایی های گرفتن خود تطبیق می شوند، و در برابر تعداد زیادی از Dofs کنترل شده با تعداد محدودی از تحریک کننده ها و مکانیسم های متمایزی قدردان هستند. این رویکرد اجازة تولید مجدد بیشتر عملکردهای درک انسان را بدون افزودن پیچیدگی مکانیکی و کنترلی را می دهند. این مشخصه بطرز خاصی در دست های مصنوعی مهم هستند، هنگامی که فقط چند سیگنال کنترلی از واسطة کنترل EMG موجود باشند، و لذا برای مقطوع العضو امکان دارد که در یک شیوة طبیعی بیش از دو محرک را کنترل کند.
شامل 33 صفحه فایل word قابل ویرایش
دست RTR II داریا سه انگشت است، میانی، نشانه و شست، و نه DOFS در کل، اما فقط دو عدد حرکتی دارد: یکی برای حرکات کششی از تمام انگشتان شست (گیرندة قدرت) و یکی نیز برای حرکات نزدیکی و دور کردن شست (گیرندگی و درک). انگشتان نشانه و میانی همسان هستند (هر دو دارای سه فالانج هستند)، درحالیکه انگشت شست دارای دو فالانج است، همانند دست انسان. (شکل (a) 1).
این دست بر اساس یک سیستم انتقال تاندون است. کشش تاندون ها یک گشتاور نرم شو را در اطراف هر مفصل بوجود می آورد، که بوسیلة پولی های کوچک است، و حرکت خمشی را میسر می سازد، این ساختار انتقالی به همان شیوة فلکسور دیجیتروم پروفاندس عملی می کند ]11[. حرکت گسترشی از طریق فنرهای پیچشی درک می شود. دور شدن و نزدیک شدن حرکات انگشت شست بوسیلة یک مکانیبسم ارتباطی چهار میلی انجام می شود. شکل 1(b) نشان دهندة سیستم های تحرکی و انتقال است.
دانلود مقاله مطلبی در خصوص توسعة سیبرنتیک دست مصنوعی