Roboterhand

Durch die im Handschuh verbauten Flexsensoren wird es dem Nutzer ermöglicht, die über WLAN verbundene Roboterhand, in Echtzeit zu steuern. Man bewegt einfach seine Finger und die Hand bewegt ihre.

Aufgabe

Im Rahmen des Kurses „User Research“ entstand ein Roboterarm, der die Bewegungen der Hand des Nutzers reproduziert.
Uns standen in diesem Fach drei Aufgabenfelder zur Auswahl. Argumented Reality, Eye Tracking und Sensoren, die die Muskelströme, Schweiß bzw. Stress oder die Herzfrequenz messen.

Recherche

Wir entschieden uns dafür, die Muskelströme am Unterarm zu untersuchen und aus diesen, die Bewegungen der Hand abzuleiten und in einem Model abzubilden.
Während unserer Recherche fanden wir heraus, dass die verwendeten Sensoren nicht sensibel genug für unsere Idee waren. Wir konnten über diese zwar auslesen, wann die Hand fest zur Faust geballt wird, jedoch registrierten die Sensoren keinen Ausschlag, wenn man die Hand langsam schließt, geschweige denn, wenn man nur die Finger bewegt.
Daher beschlossen wir, für unser Projekt sogenannte Flexsensoren zu verwenden. Diese nähten wir an die einzelnen Finger, um die genauen Bewegungen unserer User erkennen zu können.

Prototyp

Interview Nick

Der variable Widerstand der Flexsensoren wird, für die Ansteuerung der Servomotoren in dem Roboterarm, in einen Bereich von 0 bis 90 Grad umgerechnet.

Sowohl die Steuerung der Roboterhand, als auch das Erheben der Messdaten des Handschuhs, übernehmen jeweils WiFi fähige Mikrocontroller.
Diese kommunizieren über UDP, um einen möglichst schnellen Datenaustausch zu ermöglichen.
Dadurch konnten wir, bei optimalen Bedingungen ohne Probleme eine Latenz von lediglich 20ms erreichen.

Die Stromversorgung des Mikrocontrollers des Handschuhs ist mit einer Powerbank gelöst, die für mehrere Tage genug Energie liefern kann. Hierdurch wird dem Nutzer vollständige Bewegungsfreiheit gewährleistet.

Das Modell der Hand stammt von dem OpenSource Projekt InMoov.
Es wurde in Einzelteilen 3D-gedruckt und anschließend mit Schrauben zusammengebaut.

Die Bewegung der Finger, wird mit jeweils zwei Schnüren erreicht, die als eine Art Sehne fungieren. Sie simulieren Beuger und Strecker des menschlichen Körpers. Im Modell sind die Schnüre mit Hilfe von Scheiben an den Servomotoren angebracht, wodurch die Finger gebeugt, bzw. gestreckt werden können.

Weitere Informationen




Fach Schwerpunkte I
Semester
4
Teammitglieder Jan Keller
Vanessa Stöckel
Dozenten Jens Döring
Markus Weinberger