[의학공학] 손가락 부상 재활치료를 위한 핸드로봇 개발
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- 목차
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목차
1)간략 소개
2)개념 설계
☞ 가능성
☞ 효용성
☞ 상품성
3)기존 제품 대비 우월성
4)한계 및 극복 방안
- 본문내용
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이번 프로젝트에서는 엄지와 검지모듈만 만들었다. 따라서 파지의 형태는 엄지와 검지 모듈로써 가능한 Index Grip 중에 Small Grip을 목표로 했다.
중요 디자인 요구조건은 밑의 표를 통해서 정리해 두었다.
1. 디자인 요구사항
Data-glove의 경우, 외형은 Exoskeleton Type의 손등 위에 올려지는 형태로 결정했고, PIP, DIP Joint의 extension-flection 동작의 종속된 1자유도, MCP Joint의 extension-flection의 1자유도 총 2자유도로 결정, Mechanism은 관절의 가동범위가 큰 4bar-link mechanism, 착용형태는 유연한 장갑에 기구 물을 올리고 손끝을 프레임으로 감싸고 손등과 손마디 사이에 밴드와 찍찍 이를 통해 견고하게 부착하는 형태로 결정했다. 또한 센서는 가장 쉽고 흔하게 구할 수 있는 Potentiometer를 관절의 각 부분에 부착, resolution은 1도 이하로 결정했다. 조인트별 가동 범위는 MCP 60°, PIP 90° DIP 70° 총 무게는 1kg 이하로 설계하는데 목표를 두었다.
Robot Hand의 경우 링크-기어 시스템을 선택하여 모터를 돌려 기어를 회전시키고 기어의 회전을 링크에 연결하여 최종적으로 손가락이 움직이게 설계하였다. 또한 검지는 굽혔다 펼 수 있는 1자유도, 엄지는 굽혔다 펴는 것과 안장관절부분을 합해 2자유도로 제작하는 것으로 예상하였다. 재질을 알루미늄합금으로 예상했기 때문에 3kg 정도로 예상하였고, 사람 손과 비슷한 크기로 제작하여 인위적인 로봇 손이라는 인식을 적게 하는 것을 목표로 하였다. 또한, 사람 손의 지문이 있어 그 마찰력으로 물건을 집을 수 있듯이 로봇 손의 finger tip 부분은 고무를 부착하는 것으로 설계하였다.
Geometry
Exoskeleton type
Kinematics
- Data Glove, Robot Hand
3DOF (Index, Thumb Finger)
Control
- Data Glove
Potentiometer에 의한 각도 값 출력
PIC4580
Resolution
각도 측정범위 0.5도 이하
Mechanism
- Data Glove
4bar mechanism
Weight
- Data Glove
1kg 이하
Size
- Data Glove
사람 손과 비슷한 크기
Grip Type
Index Grip
모터 개수
Data Glove
Material
- Rehability Glove
알루미늄 합금
- Rehability Glove finger tip
아세탈
표1. IMPORTANT DESIGN REQUIREMENTS
- 참고문헌
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REFERENCES
[1] Ji-Hwan Kim, Nguyen Duc Thang, Tae-Seong Kim1 “3-D Hand Motion Tracking and Gesture Recognition Using a Data Glove” IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISlE 2009)
[2] Giovanni Saggio, Stefano Bocchetti, Carlo Alberto Pinto, Giancarlo Orengo, Franco Giannini “A novel application method for wearable bend sensors” IEEE 2009
[3] Ichiro Kawabuchi, “A Designing of Humanoid Robot Hands in Endoskeleton and Exoskeleton Styles”, Advanced Robotic Systems International in June 2007
[4] Byungjune Choi, Sanghun Lee and Hyouk Ryeol Choi “Development of Anthropomorphic Robot Hand with Tactile Sensor : SKKU Hand II” 2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems October 9 - 15, 2006, Beijing, China
[5] Ikuo Yamano, Takashi Maeno “Five-fingered Robot Hand using Ultrasonic Motors and
Elastic Elements" 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation Barcelona, Spain, April 2005
[6] WANG Shuang, LI Jiting, ZHANG Yuru, WANG Ju, "Active and Passive Control of an Exoskeleton with Cable Transmission for Hand Rehabilitation", IEEE 2009
[7] Yili Fu, Peng Wang, Shuguo Wang, Hongshan Liu and Fuxiang Zhang "Design and Development of a Portable Exoskeleton Based CPM Machine for Rehabilitation of Hand Injuries" IEEE 2007 International Conference on Robotics and Biomimetics
[8] M.Fontana, A. Dettori, F. Salsedo and M.Bergamasco, "Mechanical design of a novel Hand Exoskeleton for accurate force displaying" 2009 IEEE International Conference on Robotics and Automation Kobe International Conference Center
[9] Zhongsheng Sun Gang Bao Jun Li Zuwen Wang, "Research of Dataglove Calibration Method Based on Genetic Algorithms", Proceedings of the 6th World Congress on Intelligent Control and Automation", June 21 - 23, 2006, Dalian, China
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