Một Bài Tập Luyện Tập Đeo Tay Thích Ứng Cho Hệ Thống Điều Khiển Từ Xa

Springer Science and Business Media LLC
Wei Wei1, Bangda Zhou1, Bingfei Fan1, Mengnan Du1, Guanjun Bao1, Shibo Cai2
1College of Mechanical Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou, 310023, China
2Key Laboratory of Special Purpose Equipment and Advanced Processing Technology, Ministry of Education and Zhejiang Province, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China

Tóm tắt

Tóm tắtĐiều khiển từ xa có thể hỗ trợ con người hoàn thành nhiều nhiệm vụ phức tạp trong các môi trường không thể tiếp cận hoặc có nguy cơ cao, trong đó bộ khung exoskeleton tay đeo được là một trong những thiết bị chính. Khả năng thích ứng đầy đủ sẽ cho phép bộ khung exoskeleton tay chính nắm bắt chuyển động của các ngón tay con người và tái tạo lực tiếp xúc giữa tay nô lệ và vật thể của nó. Bài báo này trình bày một bộ khung exoskeleton ngón tay mới dựa trên chuỗi động học vòng khép kín bốn khâu nối tiếp. Mỗi ngón tay có một chuỗi động học vòng khép kín độc lập, và các cảm biến góc được sử dụng để thu thập chuyển động ngón tay bao gồm gập/duỗi và dẫn/khép. Tension dây cáp được thay đổi bởi động cơ servo để truyền lực tiếp xúc đến các ngón tay trong thời gian thực. Dựa trên bộ khung exoskeleton ngón tay, một bộ khung exoskeleton tay thích ứng được phát triển tiếp theo. Bên cạnh đó, bộ khung exoskeleton tay được thử nghiệm trong hệ thống tay chính-tay nô lệ. Kết quả thí nghiệm cho thấy bộ khung exoskeleton tay thích ứng có thể được đeo mà không bị giới hạn bởi cơ khí, và tay nô lệ có thể theo dõi chuyển động của từng ngón tay con người. Độ chính xác và khả năng hoạt động thời gian thực của việc tái tạo lực được xác thực. Bộ khung exoskeleton tay thích ứng được đề xuất có thể được sử dụng như tay chính để điều khiển từ xa tay nô lệ tinh tế với năm ngón, từ đó, cho phép hệ thống điều khiển từ xa hoàn thành các tác vụ thao tác tinh xảo phức tạp.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

I Cerulo, F Ficuciello, V Lippiello, et al. Teleoperation of the SCHUNK S5FH under-actuated anthropomorphic hand using human hand motion tracking. Robotics and Autonomous Systems, 2017, 89: 75-84.

G N Zhu, X Xiao, C S Li, et al. A bimanual robotic teleoperation architecture with anthropomorphic hybrid grippers for unstructured manipulation tasks. Applied Sciences, 2020, 10(6): 2086.

Y Zhang, D X Wang, Z Q Wang, et al. Passive force-feedback gloves with joint-based variable impedance using layer jamming. IEEE Transactions on Haptics, 2019, 12(3): 269-280.

Z Q Wang, D X Wang, Y Zhang, et al. A three-fingered force feedback glove using fiber-reinforced soft bending actuators. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2020, 67(9): 7681-7690.

E Amirpour, R Fesharakifard, H Ghafarirad, et al. A novel hand exoskeleton to enhance fingers motion for tele-operation of a robot gripper with force feedback. Mechatronics, 2022, 81: 102695.

L I Yang, J Huang, T Feng, et al. Gesture interaction in virtual reality. Virtual Reality & Intelligent Hardware, 2019, 1(1): 84-112.

Y Park, I Jo, J Lee, et al. WeHAPTIC: a wearable haptic interface for accurate position tracking and interactive force control. Mechanism and Machine Theory, 2020, 153: 104005.

Y Park, S Lee, J Bae. WeHAPTIC-light: A cable slack-based compact hand force feedback system for virtual reality. Mechatronics, 2021, 79: 102638.

I Jo, Y Park, J Lee, et al. A portable and spring-guided hand exoskeleton for exercising flexion/extension of the fingers. Mechanism and Machine Theory, 2019, 135: 176-191.

I Jo, J Bae. Design and control of a wearable and force-controllable hand exoskeleton system. Mechatronics, 2017, 41: 90-101.

E Battaglia, M G Catalano, G Grioli, et al. ExoSense: Measuring manipulation in a wearable manner. Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation, Brisbane, QLD, Australia, May 21-25, 2018: 2774-2781.

S Friston, E Griffith, D Swapp, et al. Position-based control of under-constrained haptics: A system for the dexmo glove. IEEE Robotics and Automation Letters, 2019, 4(4): 3497-3504.

X C Gu, Y F Zhang, W Z Sun, et al. Dexmo: An inexpensive and lightweight mechanical exoskeleton for motion capture and force feedback in VR. Proceedings of the Conference on Human Factors in Computing Systems, San Jose, California, USA, May 7-12, 2016: 1991-1995.

S Kim, J Lee, J Bae. Analysis of finger muscular forces using a wearable hand exoskeleton system. Journal of Bionic Engineering, 2017, 14(4): 680-691.

M Bianchi, M Cempini, R Conti, et al. Design of a series elastic transmission for hand exoskeletons. Mechatronics, 2018, 51: 8-18.

F Alnajjar, H Umari, W K Ahmed, et al. CHAD: Compact hand-assistive device for enhancement of function in hand impairments. Robotics and Autonomous Systems, 2021, 142: 103784.

Y K Zheng, D X Wang, Z Q Wang, et al. Design of a lightweight force-feedback glove with a large workspace. Engineering, 2018, 4(6): 869-880.

D H Kim, Y Lee, H S Park. Bioinspired high-degrees of freedom soft robotic glove for restoring versatile and comfortable manipulation. Soft Robotics, 2022, 9(4): 734-744.

D H Kim, S W Lee, H S Park. Development of a biomimetic extensor mechanism for restoring normal kinematics of finger movements post-stroke. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, 2019, 27(10): 2107-2117.

T Bützer, O Lambercy, J Arata, et al. Fully wearable actuated soft exoskeleton for grasping assistance in everyday activities. Soft Robotics, 2021, 8(2): 128-143.

Y Guo, X P Yang, H T Wang, et al. Five-fingered passive force feedback glove using a variable ratio lever mechanism. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2021, 10(5): 96.

T Feix, J Romero, H B Schmiedmayer, et al. The GRASP taxonomy of human grasp types. IEEE Transactions on Human-Machine System, 2016, 6: 66–77.

I Staretu. Grasp and micromanipulation with human hand-a new experimentation and systematization. Procedia Manufacturing, 2020, 46: 491-498.

L Y Zhu, W Wang, Z C Tao, et al. Full drive decoupled bionic finger: structure and experimental trials. Proceeding of IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Dali, China, December 6-8, 2019: 497-502.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Springer Science and Business Media LLC

Thông tin tác giả