Titelaufnahme

Titel
Konzept, Konstruktion und Mechanisierung einer humanoiden Roboterhand mit beweglichen Fingern - : Die Konstruktion des Fingers und seine Mechanisierung
Weitere Titel
Conception, construction and mechanization of a humanoid robot hand with moving fingers - constructionand and mechanization of each fing
VerfasserSapotnig, Sandra
GutachterKucera, Gernot
Erschienen2016
Datum der AbgabeFebruar 2016
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Roboterhand / Lasersintern / Steckverbindung / Mechanisierung / Distales Fingerglied / Intermediales Fingerglied / Proximales Finderglied / Verbindungsglied
Schlagwörter (EN)robothand / laser-sintering / plug-in connection / mechanization / distal phalanx / intermediate phalanx / proximal phalanx / connective
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die Arbeit beschäftigt sich mit meinem Teilbereich an dem Gesamtprojekt „Konzeption, Konstruktion und Mechanisierung einer humanoiden Roboterhand mit beweglichen Fingern“. Die Basis für dieses Konstruktionsprojekt bildete ein fünfköpfiges Projektteam. Um alle Ziele im vorgegebenen Zeitraum zu erreichen, wurde die Gesamtkonstruktion in abgegrenzte Teilaufgaben zerlegt. Dabei musste jedes Mitglied auf Fachwissen im Bereich Projektmanagement, Mechanik und Konstruktion, Fertigungstechnik und Elektronik zurückgreifen. Als Vorbild für das mechanische Gesamtdesign wurde eine durchschnittliche menschliche Hand verwendet. Die einzelnen Komponenten wurden mit möglichst großer Approximation an die anatomischen Vorgaben konstruiert.

Als Grundlage für die mechanische Lösung wurde das reale Vorbild sowie einschlägige anatomische Fachliteratur verwendet. Da die Teilkomponenten komplexe Strukturen aufweisen, wurde auf aktuelle generative Fertigungsverfahren wie dem 3D-Druck zur Prototypenherstellung und dem Lasersintern für ein funktionsfähiges Modell gesetzt.

Mein Teilbereich der Gesamtarbeit beinhaltet die Konstruktion, Mechanisierung und Fertigung der einzelnen Finger. Da die Teilkomponenten komplexe Strukturen aufweisen, wird als Fertigungsverfahren zur Prototypenherstellung ein 3D-Druck verwendet.

Der Roboterfinger entspricht sowohl vom Aussehen als auch von seinen Bewegungsmöglichkeiten annähernd einem humanoiden Finger. Er besteht aus vier Teilen, dem distalen, dem intermedialen, dem proximalen Fingerglied und dem Verbindungsglied, welches die einzelnen Finger mit dem Handteller verbindet. Die Fingerglieder werden mittels eines Bolzens verbunden, der auch gleich als Gelenk dient. Der gesamte Finger hat eine Länge von ca. 100 mm und einen Durchmesser von 20 mm.

Der Finger wird durch Torsionsfedern, die auf die Verbindungsbolzen aufgeschoben werden, in gestreckter Lage gehalten. Durch den Finger verläuft ein Seil, welches am distalen Glied und am Schrittmotor mit Linearantrieb befestigt ist und welches bei Zug den Finger beugt.

Zusammenfassung (Englisch)

The following Thesis reveals my role a project that involves the conception, construction and mechanization of a humanoid robot hand with moving fingers. The goal of the project was to build a human robot hand with moveable fingers that are capable of grasping an object through the use of electric motors.

The project was constructed of five team members with a single goal in mind. In order to achieve our goal before approaching deadlines, all tasks were evenly distributed across the team. Each member had to utilize detailed knowledge in project management, mechanics, construction, manufacturing technologies and electronics in order to design a successful product within the allotted time. The natural human hand and specialized literature was used for modeling and constructing the robot hand. State of the art manufacturing procedures like selective-laser-sintering made it possible to duplicate the complex structures of a human hand.

My role consisted of with the construction, mechanization and production of each finger. The robotic finger relates to a humanoid finger by its complex structure and mechanisms. Each phalanx required the use of state-of-the-art production techniques, such as 3D printing for prototyping.

The robot-finger even shares a similar appearance of a humanoid finger. This means that the construction and the movement abilities were design to closely relate to an actual human finger. This finger consists of four parts, the distal phalanx, the intermediate phalanx, the proximal phalanx and the connective, which is needed for connection between the finger and the palm of the hand. Each phalanx plugs into the next part with a bolt, which serves as a joint. The whole finger has a height of about 100 mm and a diameter of 20 mm.

Torsion springs put the finger in a vertically position. The finger will moves back into a vertical position by torsion springs. A cable guide between the distal phalanx and the step motor (linear actuator) links the two together. When there is tension on the cable, the finger will extend.