Emberi kar mozgástervezésének algoritmikus leírása
Mozgástervezésünk során agyunk rengeteg külső hatást vesz figyelembe. Érdekes lenne megvizsgálni, hogy amennyiben egy előre kijelölt pályának követése a feladat, a vizsgált személyek hasonlóképp vezetik-e végig rajta a kezük, valamint a mozgási sebesség, a kézben tartott tömeg milyen hatást gyakorolnak a mozgásra. Az a kérdés is felmerül, találhatunk-e olyan a robotikában használatos inverz kinematikai módszert, amelynek megadva a kijelölt pályát, szimulálni tudja a karunk mozgását. Ha létezik ilyen, az felhasználható mind a gyógyászat, mind a robotika területén.
A dolgozatom során az előző évi munkámat folytattam. A cél az akkor alkalmazott inverz kinematikai módszerekben található paraméterek optimalizálása volt úgy, hogy a számított eredmények közelebb kerüljenek a mért adatokhoz. További célom az új mérések minél pontosabb elvégzése és a kapott eredmények statisztikai értékelése. Azt vizsgáltam, hogy ha a karunkban tartott rúd végpontjának megadott sík pályán való mozgatása a feladatunk, akkor ismerve a bejárt utat milyen inverz kinematikai módszer adja vissza leginkább azokat a csuklószögeket, amelyeket az emberi kar felvesz. Mivel a szabadsági fokok száma nagyobb, mint ami a feladat megoldásához minimálisan szükséges lenne, a probléma redundáns, épp ezért végtelen sokféle konfiguráció elképzelhető a megoldásakor.
A tavalyi munkámhoz képest további fejlesztések is megvalósultak. A meglévő inverz kinematikai módszereken felül három továbbit is hozzávettem a dolgozathoz. A sebességszintű módszereknél magasabb rendű integrálási sémát használtam. Egyetlen pálya helyett a mérésben részt vevő személyeknek nyolc kisebb pályán kellett a rúd végpontját végigvezetniük, melyek az általuk elérhető tér egy-egy negyedében helyezkedtek el. A képfeldolgozás során a csuklók és a végpont koordinátáit határoztam meg, majd felhasználva őket állapítottam meg a szögértékeket és a karhosszakat, mindkettőt pontosabb módszerekkel, mint korábbi dolgozatomban. Az egyes személyeknél az optimalizált paraméter értékekről megvizsgáltam, hogy korrelálnak-e.
Statisztikai módszereket alkalmaztam annak kiértékelésére, hogy a vizsgált személyek által elérhető tartományon belül való elhelyezkedése a pályának, a bejárási gyorsaság és a rúd tömege milyen befolyással van a megtervezett mozgásra illetve a paraméterekre. Hangsúlyos részt kapott annak kiderítése, hogy az egyes személyek mozgása mennyire fedi egymást, tehát kijelenthető-e, hogy a mérésben részt vevő vizsgált személyek hozzávetőlegesen ugyanúgy vezették végig a kezük a megadott útvonalon.
Az optimalizálásnak köszönhetően a méréshez közelebbi eredményeket kaptam az inverz kinematikai módszereken keresztül. A vizsgált személyek által felvett csuklószögeket egymással összevetve megvizsgáltam, hogy van-e lényegi különbség a mozgásunkban, és mely módszer az, amivel egyetemesen leírhatjuk ezt.
[1] John M. Hollerbach, Ki C. Suh: Redundancy resolution of manipulators through torque optimazation. Massachusetts Institute of Technology Artificial Intelligence Laboratory, 1986.
[2] B. Siciliano, O. Khatib: Handbook of Robotics. Springer, 2008.
szerző
-
Patkó Dóra
Ipari termék- és formatervezői alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Zelei Ambrus
Tudományos munkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék
