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dc.contributor.advisor Chang, Pyung Hun -
dc.contributor.author Park, Ji Hyuk -
dc.date.accessioned 2017-05-10T08:51:10Z -
dc.date.available 2015-01-12T00:00:00Z -
dc.date.issued 2015 -
dc.identifier.uri http://dgist.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000001922109 en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/20.500.11750/1385 -
dc.description.abstract Recently, a novel hand rehabilitation robot was developed in an authors’ laboratory for the rehabilitation of patients with neurological disorders such as strokes. In terms of mechanism this robot has features not only to provide full grasping motion by using one motor but also to have finger length adjustment for various people. Although the robot has aforementioned advantages, for impedance control, force information sensed from F/T sensor is not validated yet. Since it is required to figure out the direct force of hand during grasping and opening motion, the reliability of force information needs to be confirmed for applying impedance control to our hand robot.
Using simulation tool, Autodesk ForceEffect™, force analysis of the hand robot is implemented. Under three different MCP angles such as 0°, 30°, and 60°, known force is applied at the end-point of the hand robot and torque at F/T sensor can be calculated considering gear ratio. Then, under same condition experiment is carried out. In this case, force is applied using digital dynamometer and torque is directly measured by F/T sensor.
As a result, at all cases except for MCP angle 0°, analysis and experiment result have highly linear relation (R^2=0.9916,R^2=0.9917,at MCP angle 30° and 60°). By this relationship, fingertip force can be estimated approximately. Therefore, the foundation of impedance control is established and it leads to the expectation that the impedance control based hand robot will provide the therapy compliant to the patients more precisely, more comprehensively, and much safely. ⓒ 2015 DGIST
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dc.description.tableofcontents Ⅰ. INTRODUCTION 1 --
1.1 Purpose of Research 1 --
1.2 Structure of Thesis 2 --
Ⅱ. BACKGROUND 3 --
2.1 Stroke 3 --
2.2 Hand Joint Anatomy 4 --
2.3 Neurological Hand Impairment Following Stroke 5 --
2.4 Grip Force Measurement Tools 6 --
2.5 Impedance Control 7 --
Ⅲ. METHODS AND ANALYSIS 9 --
3.1 Introduction to the Developed Hand Rehabilitation Robot 9 --
3.1.1 Hardware 9 --
3.1.2 Software 12 --
3.1.3 Kinematics and Mechanism of the Developed Hand Robot 15 --
3.1.3.1 Verification of Its Mobility by Grübler’s and Alizade’s Formula 15 --
3.2 Analysis of the Developed Hand Rehabilitation Robot 16 --
3.2.1 Introduction to Analysis Tool, Autodesk ForceEffect™ 16 --
3.2.2 Force Analysis of the Hand Rehabilitation Robot using ForceEffect™ 17 --
3.2.2.1 The Effect of Magnitude and Angle error of Applied Force 21 --
Ⅳ. EXPERIMENTS AND RESULTS 23 --
4.1 Verification of Torque Using Hand Robot with Applied Force by Digital Dynamometer 23 --
4.1.1 Experimental Setup and Tasks 23 --
4.1.2 Data Analysis 24 --
4.1.3 Experiment Results 25 --
4.1.4 Discussion 27 --
4.1.4.1 MCP Angle Deviation According to Magnitude of Applied Force 27 --
4.1.5 Results of Modified Analysis of the Hand Robot 29 --
Ⅴ. CONCLUSION 33 --
5.1 Study Summary 33 --
5.2 Constraints 34 --
5.3 Future Directions 35
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dc.format.extent 49 -
dc.language eng -
dc.publisher DGIST -
dc.subject grip force -
dc.subject hand rehabilitation robot -
dc.subject impedance control -
dc.title Validation of Grip Force Measurement Using Hand Rehabilitation Robot for Impedance Control -
dc.title.alternative 손 재활로봇의 임피던스 제어를 위한 접지력 측정 검증 -
dc.type Thesis -
dc.identifier.doi 10.22677/thesis.1922109 -
dc.description.alternativeAbstract 최근에 뇌졸중과 같은 신경학적 장애를 가진 사람들의 손 재활을 위한 손 재활로봇이 개발되었다. 메커니즘적인 면에서 볼 때, 이 로봇은 하나의 모터로 파지 운동(full grasping motion)을 할 수 있을 뿐 아니라, 손가락 고정부분을 길이 조절이 가능하게 설계하여 손 길이가 다양한 사람들이 사용할 수 있는 장점을 가졌다. 하지만 앞서 언급한 장점들에도 불구하고, 임피던스 제어를 위해서 필요한 힘/토크센서에서 측정되는 힘에 대한 검증이 이루어지지 않았다. 실제, 임피던스 컨트롤이 적용된 상태에서는 손 재활 운동 중에 손의 직접적인 힘을 알아내야 한다. 따라서, 개발된 손재활로봇에 임피던스 제어를 적용하기 위해서는 손 힘의 신뢰성을 검증할 필요가 있다.
본 논문은 새롭게 개발된 손 재활로봇의 정역학 분석을 통해 로봇 끝 단(end-point) 에 가해진 힘과 그로 인해 발생되는 토크 값의 관계를 규명하여 향후 임피던스 제어 구현을 목표로 한다. 이를 위해 먼저, 시뮬레이션 소프트웨어 ForceEffect™ 를 이용하여 로봇 끝 단에 가해진 힘과 그 때 발생되는 토크 간의 관계를 얻을 수 있었다. 분석 결과를 검증하기 위해 시뮬레이션 조건과 동일한 조건에서 실험을 실시하여 얻은 결과를 분석 결과값과 비교한 결과, 토크 값은 손 MP관절의 각도와 가하는 힘의 크기와 비례관계를 보임을 알 수 있었다. 그리고, 손 MP관절이 0도일 경우를 제외한 나머지 30도와 60도에서 분석 결과와 실험 결과 값이 높은 선형성을 보였다. 따라서, 이 선형 방정식을 통해서, 측정되는 토크 값으로부터 사람 손의 힘을 역으로 유추해 낼 수 있고, 손 재활로봇을 이용한 임피던스 제어 구현을 위한 기반을 확립하였다. ⓒ 2015 DGIST
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dc.description.degree Master -
dc.contributor.department Robotics Engineering -
dc.contributor.coadvisor Jang, Sung Ho -
dc.date.awarded 2015. 2 -
dc.publisher.location Daegu -
dc.description.database dCollection -
dc.date.accepted 2015-01-12 -
dc.contributor.alternativeDepartment 대학원 로봇공학전공 -
dc.contributor.affiliatedAuthor Park, Ji Hyuk -
dc.contributor.affiliatedAuthor Chang, Pyung Hun -
dc.contributor.alternativeName 박지혁 -
dc.contributor.alternativeName 장평훈 -
dc.contributor.alternativeName 장성호 -
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Department of Robotics and Mechatronics Engineering Theses Master

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