“Управление бионическим протезом с использованием алгоритмов машинного зрения”

“Управление бионическим  протезом с использованием алгоритмов машинного зрения”
Даты проведения
с 2021-02-03 по 2021-06-16

На первом этапе для управления манипулятором использовались цифровые трехосевые гироскопы [2,3], установленные на здоровую руку. В ходе испытаний выяснилось, что такой подход требует значительных вычислений, что приводит к увеличению времени ответа сегментов манипулятора на движение здоровой руки. Данная проблема устраняется заменой гироскопов на flex сенсоры. На втором этапе разработан бионический протез руки с использованием технологии 3D печати. Устройство состоит из перчатки с датчиками изгиба и роботизированной руки, которые обмениваются информацией через радио модуль. Это позволяет управлять искусственной кистью на расстоянии с помощью здоровой руки. На третьем этапе исследования алгоритмов управления бионическими протезами и манипуляторами была разработана программа на языке Python для распознавания координат фаланг пальцев руки в режиме «на лету», определения углов изгиба пальцев и управления сервоприводами протеза.

Целью данной работы является разработка прототипа конструкции бюджетного бионического протеза [1] и изучение различных методов управления включая алгоритмы машинного зрения. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи: исследовать принципы протезирования конечностей; изучить стоимость протезов различных производителей; разработать прототип бюджетного манипулятора, на базе системы сервоприводов, позволяющего выполнять типовые действия — хватание, перемещение предметов; разработать бюджетный прототип бионического протеза кисти руки, разработать программный интерфейс распознавания кисти руки и передачи углов сгибания пальцев в управляющий микроконтроллер.
Ежегодно на территории РФ более 8 000 людей нуждаются в протезировании в результате травм и врожденных патологий верхних конечностей. Одним из наиболее частых решений в данной ситуации является протезирование косметическим или тяговым протезом, которые не позволяют вернуть функции утраченной руки.
Разработан прототип бионического протеза руки с использованием технологии 3D печати. В ходе работы было получено синхронное движение прототипа и человеческой руки. Исследованы несколько способов управления бионическими протезами. Применив два способа управления получилось добиться того, что дистанционное управление манипулятором полностью повторяет движение руки человека. В ходе исследований была выбрана и реализована наиболее удачная конструкция на основе бионического протеза и выполнен SWOT-анализ. Помимо протезирования конечностей, прототип бионической руки можно использовать для движущегося манипулятора с двумя конечностями для нужд МЧС, в военной сфере для разминирования, а также для реабилитации кисти руки после инсульта.
О проекте

Проект опубликовал

Целевая аудитория

специалисты преподаватели

Специализации

Промышленный дизайн Программирование

Области знаний

Техника и инженерные науки