تحلیل سینماتیکی و دینامیکی دست مصنوعی سایبرنتیک تهران

دست سایبرنتیک تهران یک دست مصنوعی چند انگشتی است که برای قطع عضوهای ناحیه ساعد و با هدف برقراری مجدد (عمل گرفتن) طراحی شده است. این مقاله ارائه دهنده نتایج تحقیقات اولیه در سینماتیک و دینامیک "دست سایبرنیتک تهران" است. مدل فیزیکی این دست که بر اساس دست طبیعی انسان استخراج شده است 21 درجه آزادی دارد. ابن مدل عبارت است از یک دست پنج انگشتی، که هر انگشت شامل 4 درجه آزادی است و مفصل مچ نیز یک درجه آزادی دارد. حل معادلات سینماتیک مستقیم و معکوس، و معادلات دینامیکی برای انگشتان و محاسبه مقادیر موقعیت، سرعت، شتاب، نیرو و ممان در هر یک از مفاصل انجام شده است. نتایج حاصل به وضوح پیچیدگی ناشی از تعدد درجات آزادی در مدل فیزیکی ارائه شده را نشان می دهند. مطالعه حرکات طبیعی دست انسان، ملاحظه قیود و روابط طبیعی موجود در این حرکات، ارائه الگوهای اساسی گرفتن اشیاء و نیز بررسی کثرت استفاده از این الگوها، باعث شد تا 21 درجه آزادی مدل اولیه را بتوان به نحو محسوسی کاهش داد. شکل بندهای انگشتان، نحوه قرار گیری انگشتان نسبت به یکدیگر و دامنه حرکتی آنها به نحوی است که این دست می تواند درصد قابل توجهی از فضای کاری مفید دست طبیعی را پوشش دهد. در این مقاله به نکات مربوط به طراحی دست، مانند شکل بندهای انگشتان، مکانیزم انتقال قدرت و ... نپرداخته ایم که خود موضوع مقاله مستقلی است. هدف ما صرفا ارائه نتایج تحلیل سینماتیکی و دینامیکی مدل پنجه چند انگشتی مورد نظر است.