طراحی و ساخت ربات پوشیدنی قابل ِحمل دست تحت کنترل مد لغزشی

دست انسان اندام حرکتی پیچیده‌ای است. عواملی مانند سکتۀ مغزی می‌تواند عملکرد دست را مختل کند. این بیماران در انجام‌ دادن فعالیت‌های روزانه استقلال فردی را از دست می‌دهند. تعامل انسان با ربات موجب پیدایش دستگاه‌های جدیدی به منظور توان‌افزایی شده‌ است. هدف از اجرای پژوهش حاضر طراحی و ساخت یک نمونۀ اولیه مفهومی ربات پوشیدنی قابل‌حمل است. این ربات به منظور استفاده در فعالیت‌های روزمرۀ بیمارانی که توانایی اکستنشن (باز‌شدن) دست خود را از دست داده‌اند طراحی شده است. از جمله چالش‌های این حوزه می‌توان به هزینۀ بالا به دلیل استفاده از عملگرهای و حسگرهای متعدد برای کنترل اشاره نمود. با افزایش تعداد قطعات به‌کار رفته در ساخت وسیله، وزن نهایی آن بالا رفته و عملاً قابلیت حمل نخواهد داشت. با توجه به اهمیّت قابل‌حمل بودن و نیاز کاربر برای استفادۀ طولانی از ربات، در اینجا اجزای مکانیزم با وزن کم طراحی شده اند. در مکانیزم ارائه شده، به پایین‌ترین مفصل چهار انگشت دست، هم‌زمان و تنها با یک عملگر الکتریکی گشتاور اعمال می‌شود و در نتیجه، انگشتان باز می‌شوند. سیستم انتقال نیرو با الگوگرفتن از تاندون‌های دست، به کمک تغییر طول کابل طراحی گردید. به دلیل اغتشاشات و غیر خطی بودن سیستم، کنترل مُد لغزشی با هدف کمینگی خطا طراحی گردید. نتایج کنترل به ازای زاویۀ خروجی دلخواه مطلوب نشان داد که زاویۀ مفصل به زاویۀ طراحی همگراست و خطا به صفر میل می کند. نتایج خوب عملی، همچنین کم‌بودن هزینه و وزن نهایی نمونۀ اولیۀ ساخته‌شده، حاکی آن است که پژوهش قابلیت توسع ه پذیری دارد.

Design and manufacturing of a wearable portable robotic hand controlled by sliding mode controller

Hands are complex moveable organs of the human body. some reasons such as stroke can cause the hands disordering. These patients have problem doing their daily routines. Communication between human and robots lead to inventing devices to improving ability. This paper aims to design and prototype a portable wearable robot. This robot has been designed to facilitate the daily routines of patients who are not able to extend their hands. Researchers are facing challenges like high cost due to numerous actuators and innumerous sensors used to control the system. As the number of elements used to build the device increase, the ultimate weight of the device, also, grows, and practically it loses portability. According to the importance of portability of the robot and the need for longterm use by the user, device components with less weight are designed in this work. In this regard, in the introduced mechanism, a torque is applied to the lowest metacarpophalangeal joints simultaneously by only one electric operator; therefore, fingers are opened. The power transmission system is inspired from the hand tendon with the help of the cable length changes. Because of disturbances and nonlinearity of the system, sliding mode controller to minimize the error is designed. The results demonstrate that the joint angle converges to the desired angle, and the error tends to zero. Good results of the practical test, in addition to being low cost, and weight imply that we can trust the extensibility of this project.