Ein Beitrag zur Integration von Sensoren in eine anthropomorphe künstliche Hand mit flexiblen Fluidaktoren

Abstract

Neuartige Antriebsprinzipien wie flexible Fluidaktoren erlauben die Entwicklung leichter und vielgliedriger anthropomorpher Hände, deren Größe dem menschlichen Vorbild sehr nahe kommt. Sie schließen die Lücke zwischen Greifern mit eingeschränkter Beweglichkeit und sehr aufwändigen Roboterhänden für die Teleoperation. Ihre Einsatzgebiete sind sowohl Handprothesen als auch humanoide Serviceroboter.Dieses Buch trägt zur Entwicklung von Sensoren für solche Hände bei und zeigt ihre Anwendung am Beispiel von Regelungs- und Greifverfahren. Zusammengestellt werden die Aufgaben, Fähigkeiten und Anforderungen in Anlehnung an die Physiologie und Tätigkeiten der menschlichen Hand. Aus der Analyse und Modellierung des Aktorverhaltens werden weitere Randbedingungen für ein Sensorsystem hergeleitet. Nach der Darstellung der bereits in künstlichen Händen eingesetzten Messverfahren erfolgt die Auswahl, Auslegung und Optimierung von Winkelsensoren, taktilen Kraftsensoren und Sensoren zur Messung des Aktordrucks.Zur Übertragung der Sensorsignale an eine Steuerungseinheit werden unterschiedliche Leitungsmaterialien und Verkabelungsstrukturen bewertet.Die Nutzung der Sensoren wird an Hand verschiedener Regelungsvarianten für einzelne und mehrere Gelenke im pneumatischen und hydraulischen Betrieb demonstriert.Abschließend werden die Funktionen einer Greifsteuerung als Schnittstelle zwischen der Gelenkregelung und einer übergeordneten Robotersteuerung diskutiert.