Σχεδίαση και κατασκευή υποεπενεργούμενου, ανθρωπομορφικού ρομποτικού χεριού - Κοντούδης, Γεώργιος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου. Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου και Ρυθμίσεως Μηχανών και Εγκαταστάσεων, 2016)
Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση και κατασκευή ενός ανθρωπομορφικού, υποεπενεργούμενου και παραμετροποιήσιμου ρομποτικού χεριού, χαμηλού κόστους και βάρους. Το ανθρώπινο χέρι είναι το πιο επιδέξιο τελικό άκρο αρπάγης και χειρισμού αντικειμένων στην φύση, συνεπώς αναλύεται η ανθρωπομορφικότητα ως κριτήριο σχεδίασης του ρομποτικού χεριού. Για την εξασφάλιση της λειτουργικότητας του ρομποτικού χεριού χρησιμοποιήθηκαν ελαστικές αρθρώσεις που εισάγουν υποχωρητικότητα στην κατασκευή, απαιτούν απλούς νόμους ελέγχου και παρουσιάζουν εξαιρετική λειτουργικότητα σε μη δομημένα περιβάλλοντα. Στην συνέχεια, επιτυγχάνονται χαμηλό κόστος και βάρος της κατασκευής με την χρήση ελαφρών και ευρέως διαδεδομένων υλικών όπως το Plexiglas & το ABS. ΄Ενας άλλος κρίσιμος παράγοντας μείωσης του κόστους και του βάρους είναι η επιλογή των ηλεκτρικών επενεργητών. Στην συγκεκριμένη εργασία, επιλέχτηκε να χρησιμοποιηθεί 1 ηλεκτρικός επενεργητής που συνεργάζεται με κατάλληλο διαφορικό μηχανισμό για την μεταφορά της κίνησης στα δάχτυλα του ρομποτικού χεριού. Με τις απαιτήσεις που ορίστηκαν προέκυψαν συγκεκριμένοι περιορισμοί για την σχεδίαση και την κατασκευή του ρομποτικού χεριού. Οι περιορισμοί ξεπεράστηκαν με την επιλογή συγκεκριμένων αποφάσεων και παραδοχών. Στην συνέχεια, με γνώμονα τις αποφάσεις και τις παραδοχές, επιλέχθηκαν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά για την σχεδίαση του ανθρωπομορφικού ρομποτικού χεριού. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκε ο ιατρικός έλεγχος του Kapandji ως κριτήριο για τον ορισμό των θέσεων των αρθρώσεων του αντίχειρα, επιλέχθηκε η χρήση οδοντωτού μηχανισμού σύμπλεξης του αντίχειρα, για την διακριτοποίηση των θέσεων του οποίου μελετήθηκαν ταξινομήσεις αρπάγης του ανθρώπινου χεριού, και αναπτύχθηκε καινοτόμος διαφορικός μηχανισμός επιλεκτικής εμπλοκής των δαχτύλων βασιζόμενος στο Whiffletree. Ακολούθως, υλοποιήθηκαν οι επιλογές των συγκεκριμένων χαρακτηριστικών για την σχεδίαση του ανθρωπομορφικού ρομποτικού χεριού. Η σχεδίαση είναι παραμετρική και επιτρέπει την αναπαραγωγή προσωποποιημένων ανθροπομορφικών ρομποτικών χεριών. Το προτεινόμενο χέρι μπορεί να κατασκευαστεί είτε από μηχανή κοπής laser, είτε από μηχανή εναπόθεσης τήγματος (3D printer). Στην συνέχεια, επαληθεύτηκε μέσω εκτενών πειραμάτων, η λειτουργικότητα του συνόλου της κατασκευής του ανθρωπομορφικού ρομποτικού χεριού. Τα πειράματα χωρίστηκαν σε 2 μέρη, όπου στο πρώτο μέρος δοκιμάστηκε η λειτουργικότητα του διαφορικού μηχανισμού επιλεκτικής εμπλοκής, ενώ στο δεύτερο μέρος εξετάστηκε η ικανότητα του χεριού να επιτυγχάνει αρπάγες καθημερινών αντικειμένων. Από τα παραπάνω, εξήχθησαν σημαντικά συμπεράσματα που αφορούν την συνεισφορά του διαφορικού μηχανισμού και την συνολική λειτουργικότητα της κατασκευής. Το συγκεκριμένο ρομποτικό χέρι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πληθώρα εφαρμογών ρομποτικής καθώς και ως προσθετικό άκρο χαμηλού κόστους και βάρους.