8 Сервоприводы для реализации движения пальцев рук

Для реализации движения пальцев руки использовались сервоприводы двух фирм RobotBase и TowerPro.

8.1 Сервопривод RobotBase

RobotBas(см. рисунок 8.1) [11] является новым поколением приводов с большим углом и крутящим моментом, которые предназначены специально для конструкций роботов. Ротор выполнен не из железа и а из пластика. Эффективное преобразование энергий, высокое КПД преобразования энергии, хорошая скорость отклика, надежная работы привода, хорошая адаптивная способность, низкие электромагнитные помехи, малый объем и вес, проводящий пластиковый потенциометр с хорошей точностью и взрывозащищенностью. Управление двигателем осуществляется с помощью интегральной схемы. Привод имеет мостовую структуру, управляющие напряжением в биполярном режиме драйвера. Хорошая скорость отклика, маленькая зона не отклика, высокая точность позиционирования, хорошая совместимость и защита от заклинивания, подходит для использования на полевых роботах и моделях самолетов.

Рисунок 8.1 – Сервопривод RobotBase

Технические характеристики:

1. система управления: + ширина импульса управления 1500 миллисекунд;

2. рабочее напряжение: 4.8-7.2 вольт;

3. рабочая температура диапазон: от 0 до + 60 градусов C;

4. рабочая скорость (4.8 В): 0.17 сек/60° без нагрузки / Рабочая скорость (6.0 В): 0.25 сек/60° без нагрузки;

5. крутящий момент: 9KG · см (4.8 В); 10 KG · см (6.0 В); 12KG · см (7.2 В);

6. потребляемый ток (4.8 В): 7.9 mA/простоя и 180mA без рабочей нагрузки / Потребляемый ток (6.0 В): 8.9 mA/простоя и 220mA без рабочей нагрузки;

7. мертвый диапазон: 10 микросекунды;

8. длина провода: 300 мм;

9. размеры: 40.2 мм x 20.2 мм X 43.2 мм;

10. вес: 58 грамм.

8.2 Сервопривод TowerPro sg-5010

TowerPro (SG-5010)(см. рисунок 8.2) является приводом с высоким крутящим моментом. Стандартный сервопривод может поворачиваться приблизительно на 180 градусов (90 в каждом направлении). Есть возможность использовать любой серво код, аппаратным обеспечением или библиотекой, чтобы управлять этими сервоприводами.

Рисунок 8.2 - Сервопривод  TowerPro SG-5010

Технические характеристики:

1. материал редуктора – пластник установленный на два шарикоподшипника;

2. тип сервопривода - аналоговый ;

3. напряжение питания - 4.8 – 6В;

4. скорость поворота 0.12 сек/60^о (4.8В) / 0.16 сек/60^о (6В);

5. усилие на валу 5.2 кг/см (4.8В) / 6.5 кг/см (6В);

6. размеры: 40.7мм*19.7мм*42.9мм;

7. масса: 41 грамм;

8. угол поворота – 180^о.

9. Обзор проектов, реализующих разработку верхней конечности

9.1 Проект манипулятор верхней конечности Bionicohand

Проект призван собрать команду из максимального числа людей для создания протезов с использованием стандартизированных деталей, с лёгким доступом к необходимым материалам, простым ремонтом и, соответственно,  доступных для лиц с ограниченными финансовыми возможностями [12].

С момента своего создания в феврале 2013 года проект Bionicohand был дважды награждён на Международной Ярмарке в Риме и приобрёл мировой масштаб. Проект включает в себя ассоциацию My Human Kit, созданную в январе 2014 года, благодаря которой он получил юридический статус, необходимый для того, чтобы получать средства для исследований, сотрудничать с университетами, научно-исследовательскими центрами и т.д.

Команда в настоящее время состоит из 10 человек (инвалидов, инженеров, преподавателей, студентов, безработных, пенсионеров и т.п.) LabFab Rennes, InMoov, Advancer Technology, Perron-Thortay Orthopédie. На рисунке 9.1 представлен манипулятор верхней конечности Bionicohand

Рисунок 9.1 - манипулятор верхней конечности Bionicohand

Протез полностью напечатан с помощью 3D-принтера. Два провода протянуты к каждому пальцу и соединены с приводами, с помощью которых ладонь сжимается и разжимается. Вращение привода контролируется датчиками, прикрепленными к здоровой части руки, датчики конвертируют мышечный импульс в электрический сигнал. Электронная карта arduino обеспечивает взаимодействие между всеми элементами. Источником электроэнергии служат батарейки LR6.

На создание прототипа потрачено: 35 часов на печать основной части протеза, 15 часов на изготовление корпуса, 6 часов  на работу с проводами и монтаж системы, 6 часов на программирование карты arduino, 3 часа на тесты и 15 часов на раздумье и доведение до совершенства. Общая стоимость прототипа: 8€ на расходные материалы для 3D-принтера (abs-пластик), 20€ на arduino-плату, 50€ на датчики, 10€ на батарейки, 35€ на двигатели, 5€ на корпус, 30€ на крепежные детали, электрические провода и электронные компоненты. Контактная колодка (сокет) была в наличии.

Данный прототип был создан по принципу DIY (Do It Yourself – Сделай сам), благодаря компетенции и свободному времени людей, заинтересованных в проекте. Никто из них не получает денежного вознаграждения. Прототип не является настоящим протезом для длительного использования людьми с ампутированными конечностями. Это прототип руки-робота, но еще не протез. Для ввода модели в полную эксплуатацию нужно провести больше исследований, чтобы повысить надежность модели, уменьшить размер компонентов и сделать хватательный процесс более удобным.