Роботизированная рука iHAnd 

Наша команда ЦИФ МГУ совместно с Институтом синтетических полимерных материалов им. Н. С. Ениколопова РАН ведет проект по разработке роботизированной антропоморфной руки iHand с системой управления движением на основе синтетических мышц.
iHand впоследствии может стать частью робота, манипулятора или протеза, который позволит пациенту с ампутацией вернуть основные функции верхней конечности.

С чего все начиналось?

Как часто бывает - с идеи. С идеи создать роботизированную антропоморфную руку с большим числом степеней свободы, такую, чтобы ее движения были максимально приближены к естественным движениям человеческой руки. На сегодня в мире на эту тему существует не только множество идей, но и множество проектов совершенно различного уровня технологий и проработки. Отличительной особенностью нашей роботизированной руки должно стать управление с использованием синтетических мышц. Управление по средствам синтетических мышц способно обеспечить большую плавность движений, чем управление сервоприводами.
Все начиналось с простых конструкций, которые постепенно усложнялись. Мы моделировали, разрабатывали, не обошлось и без метода проб и ошибок. Постепенно мы приходили к оптимальным решениям.

Конструкция. Просто, но надежно

В основу конструкции лег механизм «тяни-толкай». Благодаря этому, двигая одним локтевым суставом, можно было передвигать в кисть (осуществлять приведение-отведение кисти), не используя при этом дополнительный привод.
В локтевой сустав была установлена синтетическая мышца, которая выполняла функцию бицепса. Принцип работы мягкой мышцы основан на расширении в результате нагрева мягкой оплетки, в которую помещено рабочее тело мышцы.
На первом этапе использовалась готовая кисть, движение пальцев в которой осуществлялось с помощью сервоприводов. Мы выбрали кисть, произведенную компанией XuQi Hobby.
Конструкция такой кисти имела большой люфт и малое число степеней свободы (лишь 10). К тому же, сервоприводы изначально были встроены в конструкцию кисти, что делало невозможным переход к другому типу управления. Поэтому впоследствии мы заменили покупную кисть на кисть собственной разработки.

Система сенсоров. Начало

Для контроля степени сжатия предмета, на каждый палец и ладонь были установлены пленочные резистивные тензодатчики FSR402 . Для контролирования угла поднятия кисти был установлен линейный потенциометр SL10091N-A10K. Этот же потенциометр контролирует нагрев, который необходим для расширения мышцы.

Текущий этап разработки

Конструкция: подвижнее и прочнее

В текущей версии роботизированной руки реализована 21 степень свободы, что приближает моторику роботизированной руки к человеческой. Конструкция кисти позволяет управлять каждым пальцем по отдельности.
Сгибание пальцев осуществляется с помощью тяговых тросиков. Изначально мы использовали кордовые тросы, однако, такие тросики не обладают необходимой гибкостью, поэтому мы заменили их леской.

Система сенсоров: нужно больше контроля

Контроль без обратной связи – это лишь иллюзия контроля до первой ошибки.
В каждый подвижный сустав кисти мы установили аналоговые датчики углового положения – потенциометры 3382G-2-103G фирмы Bourns. Данные с этих датчиков позволяют получить информацию о положении каждого сустава кисти и точные данные о движении пальцев при совершении захвата. Эти данные используются для машинного обучения работы системы, предназначенной для взаимодействия с другими объектами.

Планы на будущее

Работа над проектом не прекращается. На будущее запланирован ряд важных доработок.
  • Искусственные мышцы В скором времени планируется осуществить переход от управления всеми подвижными частями с помощью сервоприводов к управлению с помощью искусственных мышц.
  • Промышленный дизайн Планируем придать приличный вид «детали от киборга» - будет установлен декоративный кожух на кисть, который скроет все тяговые механизмы и придаст кисти эстетичный вид. Кроме того, кожух станет прекрасной основой, на которой впоследствии будет применена технология искусственной кожи, основанной на использовании датчиков давления.
  • Машинное обучение Активно идет работа по внедрению машинного обучения в процесс управления роботизированной рукой. Планируем, что iHand будет не только выполнять заданные движения, но и корректировать их, основываясь на информации с датчиков давления и угла поворота.
The iHand by EPC MSU: the picking up and holding an object

Обработка видео...

 
Физический адрес: 119333, г. Москва, ул. Фотиевой, д. 5, стр. 1
Юридический адрес: 119234, г. Москва, ул. Ленинские Горы, д. 1, стр. 77, этаж 1, комната 101