Proprioceptive control of a self-adaptive hand prosthesis / Commande proprioceptive d’une prothèse de main adaptative (Nouveau)
Robotic grasping devices are commonly used in many fields to perform tasks in place of humans, such as assembly lines, spatial missions and surgical operations. Moreover, they can be used as prosthetics for amputees. While robotic prosthetics are not currently adequate for reasons of both cost and weight, many groups are working to solve these problems. One possible avenue lies with underactuated mechanisms. Underactuated hands have the ability to mechanically adapt themselves to objects using only one actuator and several compliant elements, having more degrees of freedom than actuators.
This first project is about the modelling, design and fabrication of a robotic prosthetic hand based on an underactuated architecture with only one actuator. The general objective is to obtain a prosthesis capable of providing tactile feedback to the user while being controlled simply by natural biological signals from the human body (acquired with EMG). The tactile feedback will be computed without any tactile sensors, which are usually applied on the fingers phalanges, but with proprioceptive sensors and dedicated algorithms. Proprioceptive sensors are internal sensors that measure phenomenon independent from the environment. The project is divided in several stages, starting in the choice and the optimization of the mechanical architecture to obtain the desired characteristics, which is currently underway. In the next months, the robotic hand will be fabricated and the actuation system chosen. Finally, the control system and the user interface will be designed to obtain a functional prototype at the end of the project.
The second project consists in designing, fabricating and testing another version of a prototype underactuated gripper for laparoscopic surgery that was designed in the past in our laboratory. The first version of this novel tool can be seen at http://www.polymtl.ca/labrobot/en/recherche/index.php (second picture down) and comprises a hand-held actuation unit driving the teleoperated gripper. This unit houses the required actuators and provide a haptic (force) feedback to the user. We have recently developed another version of the gripper as well as acquiring new technologies to manufacture the latter and would like to design a new version of the actuation unit dedicated to this new gripper. This new version is also aimed at been fully portable (all electronics included) and if possible autonomous (all electronics+batteries included).
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Les préhenseurs robotiques sont communément utilisés dans de nombreux domaines tels que les lignes d’assemblage, la téléopération en milieu hostile (spatial, chirurgical, etc.). De plus, ces systèmes peuvent être utilisés comme prothèses pour les personnes amputées. Alors que la plupart des pinces ou mains robotiques actuelles ne sont pas adaptées à la prosthétique pour des raisons de coût, poids et esthétique, plusieurs groupes de recherche travaillent à solutionner ces problèmes. Une des techniques les plus prometteuses proposée ces dernières années consiste à utiliser des mécanismes sous-actionnés. Les mains artificielles sous-actionnées possèdent la propriété de s’adapter mécaniquement à l’objet qu’elles saisissent en n’utilisant qu’un seul actionneur combiné à des éléments compliants. Le premier projet proposé ici consiste en la modélisation, la conception et la fabrication d’une main prosthétique sous-actionnée. L’objectif général est d’obtenir une prothèse capable de fournir une information tactile à l’utilisateur de la prothèse tout en étant contrôlé par des signaux biologiques à travers des électrodes de surface (EMG). L’information tactile sera calculée sans utiliser de capteurs tactiles à proprement parler mais en se basant sur des capteurs proprioceptifs attachés au moteur commandant la prothèse. Le projet est divisé en plusieurs étapes, commancant par le choix et l’optimisation de l’architecture mécanique de la prothèse. Ensuite, la main sera fabriquée et l’actionnement sélectionné. Finalement le système de contrôle et l’interface utilisateur seront concus pour obtenir un prototype fonctionnel.
Le second projet consiste à concevoir, fabriquer et tester une nouvelle version d’un préhenseur chirurgical sous-actionné qui a été développer au laboratoire. La première version de ce système peut se voir à http://www.polymtl.ca/labrobot/en/recherche/index.php (seconde image) et est composée d’un système d’actionnement portatif commandant la pince. Ce système accueille les actionneurs requis et fourni un retour d’effort (haptique) à l’utilisateur. Nous avons récemment développé une nouvelle version de la pince et souhaitons fabriquer une nouvelle version du système d’actionnement dédiée à cette nouvelle architecture. Cette nouvelle version devrait être aussi portable complètement, c’est-à-dire inclure toute l’électronique nécessaire et si possible autonome (inclure la batterie aussi).
