Tesi etd-07222022-171827 |
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Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
MILAZZO, GIUSEPPE
URN
etd-07222022-171827
Titolo
Modelling and control of a variable stiffness upper limb prosthesis.
Dipartimento
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Corso di studi
INGEGNERIA ROBOTICA E DELL'AUTOMAZIONE
Relatori
relatore Prof. Bicchi, Antonio
relatore Dott. Grioli, Giorgio
relatore Dott. Catalano, Manuel Giuseppe
relatore Dott. Grioli, Giorgio
relatore Dott. Catalano, Manuel Giuseppe
Parole chiave
- identification
- parallel wrist
- prosthesis
- Variable Stiffness
- VSA
Data inizio appello
29/09/2022
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
29/09/2092
Riassunto
Le recenti attività di ricerca nell'ambito della progettazione di protesi esplorano l'adozione di attuatori a rigidezza variabile per migliorare sicurezza, adattabilità, e naturalezza nei movimenti della protesi.
Inizialmente, viene fornita al lettore una descrizione generale delle tecnologie applicate e dello stato dell'arte in materia; dopodiché seguono una presentazione del prototipo utilizzato per la sperimentazione e i contributi personali forniti per la modellazione della protesi di braccio, che comprende un gomito e un polso parallelo a rigidezze variabili, e una mano robotica soffice.
In particolar modo, il progetto presenta la derivazione della caratteristica di coppia del meccanismo di trasmissione elastica non lineare, utilizzata successivamente per esaminare gli effetti della variazione parametrica sulla performance del sistema risultante.
Successivamente, la tesi riporta lo sviluppo di due differenti strategie di controllo e l'implementazione sul dispositivo fisico del controllore finale. Infine, sono riportate la procedura applicata per l'identificazione sperimentale dei parametri della trasmissione elastica e le caratteristiche del sistema finale.
Recent research activities in prosthetic design explore the adoption of variable stiffness actuation because this technology improves safety, task adaptability, and the spontaneity of the motions.
Initially, this work provides the reader with a general picture of the employed technologies and the state-of-the-art in matters. It follows a description of the prototype used for the experimentation and the personal contribution given to the modelling of the arm prosthesis, which comprises variable stiffness elbow and parallel wrist joints, and a soft hand.
In particular, the project presents the derivation of the torque characteristic of the non-linear elastic mechanism to subsequently examine the effects of the parametric variation on the performance of the resulting system. Afterwards, the thesis reports the development of two different control strategies and the hardware implementation of the final controller. It also proposes a procedure for the experimental identification of the elastic transmission's parameters and reports an analysis of the final system performance.
Inizialmente, viene fornita al lettore una descrizione generale delle tecnologie applicate e dello stato dell'arte in materia; dopodiché seguono una presentazione del prototipo utilizzato per la sperimentazione e i contributi personali forniti per la modellazione della protesi di braccio, che comprende un gomito e un polso parallelo a rigidezze variabili, e una mano robotica soffice.
In particolar modo, il progetto presenta la derivazione della caratteristica di coppia del meccanismo di trasmissione elastica non lineare, utilizzata successivamente per esaminare gli effetti della variazione parametrica sulla performance del sistema risultante.
Successivamente, la tesi riporta lo sviluppo di due differenti strategie di controllo e l'implementazione sul dispositivo fisico del controllore finale. Infine, sono riportate la procedura applicata per l'identificazione sperimentale dei parametri della trasmissione elastica e le caratteristiche del sistema finale.
Recent research activities in prosthetic design explore the adoption of variable stiffness actuation because this technology improves safety, task adaptability, and the spontaneity of the motions.
Initially, this work provides the reader with a general picture of the employed technologies and the state-of-the-art in matters. It follows a description of the prototype used for the experimentation and the personal contribution given to the modelling of the arm prosthesis, which comprises variable stiffness elbow and parallel wrist joints, and a soft hand.
In particular, the project presents the derivation of the torque characteristic of the non-linear elastic mechanism to subsequently examine the effects of the parametric variation on the performance of the resulting system. Afterwards, the thesis reports the development of two different control strategies and the hardware implementation of the final controller. It also proposes a procedure for the experimental identification of the elastic transmission's parameters and reports an analysis of the final system performance.
File
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