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.