Σχεδιασμός χειρισμού για ένα υποεπενεργούμενο ρομποτικό χέρι που εκτελεί ανθρωπομορφικές κινήσεις

Τραχανά, Ζωή; Trachana, Zoi

dc.contributor.author	Τραχανά, Ζωή	el
dc.contributor.author	Trachana, Zoi	en
dc.date.accessioned	2016-06-28T08:30:00Z
dc.date.available	2016-06-28T08:30:00Z
dc.date.issued	2016-06-28
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42863
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.11265
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ρομποτικό χέρι	el
dc.subject	Χέρια	el
dc.subject	Αλγόριθμος	el
dc.subject	Σχεδιασμός χειρισμού	el
dc.subject	Ανθρωπομορφισμός	el
dc.subject	Robot	en
dc.subject	Hands	el
dc.subject	Manipulation	el
dc.subject	Planning	el
dc.subject	Anthropomorphism	el
dc.title	Σχεδιασμός χειρισμού για ένα υποεπενεργούμενο ρομποτικό χέρι που εκτελεί ανθρωπομορφικές κινήσεις	el
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	Manipulation planning for an underactuated robot hand performing anthropomorphic tasks	en
heal.classification	Ρομποτική	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/989f7eb5ce955dbf96b4eebf1ff0aaec33f7e858
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-02-20
heal.abstract	Στη σύγχρονη εποχή, όπου η ανάπτυξη και χρήση κάθε είδους ρομποτικών μηχανισμών έχει εισχωρήσει στην ανθρώπινη καθημερινότητα και την παγκόσμια οικονομία, το ενδιαφέρον έχει αναμφίβολα στραφεί στην εξέλιξη ρομποτικών χεριών και παράγωγών τους, στοχεύοντας στην επίλυση πολυσύνθετων προβλημάτων σε τομείς ζωτικούς όπως αυτοί της βιομηχανίας, οικιακής χρήσης ακόμη και στη χρησιμοποίησή τους από άτομα με αναπηρίες ως προσθετικά χέρια. Οι σύγχρονοι ερευνητές παγκοσμίως εστιάζουν την προσοχή τους στην δημιουργία και εξέλιξη κατάλληλων τεχνικών σχεδιασμού και υλοποίησης αλγορίθμων λαβής και χειρισμού αντικειμένων από επιδέξια ρομποτικά χέρια. Σε μαθηματικό υπόβαθρο, το πρόβλημα του χειρισμού αντικειμένων είναι ένα ιδιαίτερα περίπλοκο και πολυμεταβλητό σύστημα παραμέτρων, το οποίο δύναται να περιέχει τόσο τη δυνατότητα του συγκεκριμένου χεριού -σε όρους σχεδίασης και κινηματικών χαρακτηριστικών- όσο και τους περιορισμούς τόσο του περιβάλλοντος που πραγματοποιείται ο χειρισμός αλλά και τα χαρακτηριστικά του αντικειμένου το οποίο καλείται να χειριστεί το ρομποτικό χέρι. Ο εκάστοτε ερευνητής καλείται να συνδέσει το σύνολο αυτών των παραμέτρων με τρόπο τέτοιο ώστε να είναι σε θέση να εγγυηθεί την επιτυχία του χειρισμού του αντικειμένου και, ταυτόχρονα, να αποκλείσει κάθε πιθανότητα ατυχήματος. Σε αυτή την κατεύθυνση, αυτή η διπλωματική εργασία εστιάζει στο σχεδιασμό και την ανάπτυξη τεχνικής χρήσης ενός υποεπενεργούμενου ρομποτικού χεριού σε όρους που προσομοιάζουν την ανθρώπινη κίνηση (ανθρωπομορφισμός) και στην ανάπτυξη ενός αλγορίθμου κατάλληλου να εκτελέσει πειράματα χειρισμού αντικειμένων. Στο πρώτο μέρος της εργασίας, παρουσιάζεται η τεχνική χρήσης ενός υπάρχοντος υποεπενεργούμενου ρομποτικού χεριού με τρόπο τέτοιο ώστε να κινείται με τρόπο που να μοιάζει με τον ανθρώπινο. Αυτό καθίσταται εφικτό με την κατάλληλη συλλογή ανθρώπινων δεδομένων, την ανάλυση τους με στατιστικές μεθόδους και την εφαρμογή τους σε ένα δεδομένο ήδη υπάρχον ρομποτικό χέρι μέσω κατάλληλων αλγορίθμων, αποδεικνύοντας τη συσχέτιση του τρόπου κίνησης των δύο χεριών. Το δεύτερο μέρος προτείνει και αναλύει σε βάθος έναν καινοτόμο αλγόριθμο για την πραγματοποίηση πειραμάτων χειρισμού αντικειμένων. Με κατάλληλες μεθόδους, ο αλγόριθμος επιτυγχάνει το επιθυμητό πείραμα, λαμβάνοντας υπόψη υπάρχοντες περιορισμούς που σχετίζονται με τη φύση του πειράματος και εξυπηρετώντας συγκεκριμένα και αυστηρά επιλεγμένα ποιοτικά κριτήρια. Ακολουθεί μια λεπτομερής παρουσίαση των αποτελεσμάτων με προσομοιωτή, χρησιμοποιώντας το κινηματικό μοντέλο του DLR HIT II ρομποτικού χεριού. Τέλος, η σύνθεση του ανθρωπομορφισμού στον προαναφερθέντα αλγόριθμο πραγματοποίησης χειρισμού αντικειμένων παρουσιάζεται με τη μορφή 3Δ γραφημάτων, αποδεικνύοντας την αποτελεσματικότητα το προτεινόμενου αλγορίθμου. Αυτό καταδεικνύει και η ταυτόχρονη παράθεση σε διαγράμματα των ποιοτικών αποτελεσμάτων της προσομοίωσης.	el
heal.abstract	Nowadays, where robots have been part of our everyday life and have been associated with multiple aspects of global economy, the interest has been turned in robotic hands and robotic artifacts in order to solve multiple complicated problems in areas such as industrial robotics, household robots and prosthetics. Today's researchers focus on the development of the analytical background and techniques in order to design and implement appropriate algorithms so as to achieve the success in robotic grasping and manipulation. In a mathematical point of view, robotic manipulation is an intriguing and multivariable system of parameters including both the specific capability of each robotic hand depending on its design and the surrounding environment including the desired object to be manipulated. The researcher must connect these parameters in such a way that there can be guaranteed both the success of the desired task and the nullity of an accident's possibility. In this scope, this thesis focuses on the formulation a technique of an underactuated hand in an anthropomorphic perspective and the planning of an algorithm appropriate to execute a manipulation task. The first part of this thesis, addresses the crucial part of dimensionality reduction of the number of actuators-which is widely known as underactuation -approached in a way of human -like movements. This is implemented with the use of real grasp and manipulation data produced by individuals, analyzed with proper statistical processes, resulting in robot hand's motion in more physical manner, proving that there exists a relationship between the human and robot hand tasks' execution. The second part proposes and analyzes in depth a novel algorithm of planning and executing in-hand dexterous manipulation tasks. With proper methods, the aforementioned algorithm accomplishes the desired task, taking into consideration existing constraints and favoring the appropriately selected quality criteria. A detailed description of the proposed algorithm is presented as well as the simulation results with a hypothetical robotic hand with the kinematic characteristics of DLR HIT II robot hand. Finally, the synthesis of the aforementioned algorithm with the anthropomorphic perspective of execution are presented and deeply analyzed, proving the efficiency of the concept that is proposed in this thesis. This is clarified through study of DLR HIT II hand characteristics, including 3D plots representations and presentation of diagrams of quality specifications.	en
heal.advisorName	Κυριακόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Αντωνιάδης, Ιωάννης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	91 σ.
heal.fullTextAvailability	true