Projektowanie urządzeń technicznych wspomagających osoby niepełnosprawne z wykorzystaniem nowoczesnych materiałów i technologii

• Autorzy: Mianowski Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.15199/74.2023.7.5

Warianty tytułu

EN

Designing technical devices supporting people with disabilities using modern materials and technologies

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki prac własnych autora dotyczące nowoczesnych rozwiązań protez/ortez zarówno tzw. biernych (wspomagających bez napędu zewnętrznego), jak i aktywnych (sterowanych przez użytkownika ale napędzanych zewnętrznie) wykonanych wg nowoczesnych reguł projektowych z wykorzystaniem nowych materiałów nowoczesną metodą wydruku 3D. Są to urządzenia opracowane i zaprojektowane zgodnie z zasadą custom design (dopasowane do potrzeb indywidualnego użytkownika) do wykorzystania przez osoby niepełnosprawne lub chore (również w podeszłym wieku). Urządzenia takie mogą też służyć do wspomagania treningu wzmacniającego u osób z chorobowym obciążeniem aparatu ruchowego, w tym osób starszych. Zdaniem autora wykorzystanie tych technologii może pozwolić na opracowanie nowych rozwiązań protez/ortez w sposób zapewniający obniżenie ich masy, zwiększenie trwałości i znaczne obniżenie kosztów wykonania, dzięki czemu będą dostępniejsze dla pacjentów.

EN

This article presents results of the author's own work on modern solutions of prostheses/orthoses, both the so-called passive (supporting without an external drive) and active (operated by the user but driven externally) made according to modern design rules using new materials with a modern 3D printing method. These are devices developed and designed in accordance with the custom design principle (adjusted to the needs of an individual user) for use by disabled or sick people (including the elderly). Such devices can also be used to support strengthening training in people with a pathological load on the locomotor apparatus, including the elderly. According to the author, the use of new technologies may allow the development of new solutions for prostheses/orthoses in a way that reduces their weight, increases durability and significantly reduces the cost of production, thanks to which they will be more accessible to patients.

Słowa kluczowe

PL

proteza bierna; proteza aktywna; komputerowo wspomagane projektowanie; CAD; wytwarzanie wspomagane komputerowo; CAM; wydruk 3D

EN

passive prosthesis; active prosthesis; computer-aided design; CAD; computer-aided manufacturing; CAM; 3D printing

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Wiadomości Elektrotechniczne
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 91, nr 7
• Strony: 26--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 42 poz., rys., zdj.

Twórcy

autor

Mianowski Krzysztof

• Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej

• https://orcid.org/0000-0002-0721-1172

Bibliografia

• [1] Ali M.H., S. Batai, D. Sarbassov. 2019. 3D printing: a critical review of current development and future prospects. Rapid Prototyping Journal, 25(6): 1108-1126.
• [2] Cobos S. 2008. „Efficient human hand kinematics for manipulation tasks”, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Nice: 2246-2251.
• [3] Dechev N., W. Cleghorn, S. Naumann. 2001. Multiple finger, passive adaptive grasp prosthetic hand. Mech. Mach. Theory, 36: 1157-1173.
• [4] Jang G., C. Lee, H. Lee, Y. Choi. 2013. Robotic index finger prosthesis using stackable double 4-bar mechanisms. Mechatronics, 23: 318-325.
• [5] Mianowski K. 2006. Chwytak specjalny o stałoorientacyjnym prostoliniowym ruchu szczęk przeznaczony dla robota usługowego. PAR, 10: 5-7.
• [6] Mianowski K., K. Nazarczuk. 2006. Nowe koncepcje manipulatorów z mechanizmami równoległowodowymi. „Postępy robotyki” t. 2., Warszawa: WKiŁ, 13-32.
• [7] Mianowski K. 2006. Analiza właściwości chwytaka specjalnego przeznaczonego dla robota usługowego, Mat. Kraj. Konf. TMM t. 2, Zielona Góra: Oficyna Wyd. Uniwersytetu Zielonogórskiego: 185-190.
• [8] Mianowski K., N. Schmitz, K. Berns. 2007. Improvements of the Performances of Humanoid Robot ROMAN. Proc. 13th IEEE IFAC Int. Conf. on Methods and Models in Automation and Robotics, Szczecin: 935-940.
• [9] Mianowski K. 2007. O konstrukcji chwytaka specjalnego przeznaczonego dla robota usługowego. CD Kraj. Konf. AUTOMATION, Warszawa: Wyd. PIAP.
• [10] Mianowski K., N. Schmitz, K. Berns. 2007. Mechatronics of the Humanoid Robot ROMAN [w:] Kozłowski K. (red.) Robot Motion and Control. Lecture Notes in Control and Information Sciences, 360, Springer London, 341-348.
• [11] Mianowski K. 2008. Dobór układów napędowych dla lekkiego manipulatora do montażu na platformach mobilnych. „Problemy robotyki”, t. 1, (pod red. K. Tchonia, C. Zielińskiego), Warszawa: OW Politechniki Warszawskiej: 347-356.
• [12] Mianowski K. 2010. Charakterystyki porównawcze nowych rozwiązań własnych chwytaków o różnym przeznaczeniu. Pomiary-Automatyka- -Robotyka. PAR, 10: 58-62.
• [13] Mianowski K. 2010. Charakterystyki funkcjonalne chwytaka z podatnością własnej konstrukcji „Problemy robotyki”, t. 1 (pod red. K. Tchonia, C. Zielińskiego), Warszawa: OW Politechniki Warszawskiej: 243-252.
• [14] Mianowski K. 2010. Nowe rozwiązanie chwytaka wielopalczastego z podatnością do obsługi specjalnych procesów manipulacji. XIV Konferencji Naukowo-Technicznej Automatyzacja - Nowości i perspektywy, Automation. Pomiary-Automatyka - Robotyka, PAR, 2: 519-526.
• [15] Mianowski K., J. Hirth, K. Berns. 2010. Designing Arms and Hands for the Humanoid robot ROMAN. Proc. ICMERA 2010 IEEE Int. Conference on Mechanical Engineer, Robotics and Aerospace, IEEE Cat. No CFP1057L-ART, 63-67.
• [16] Mianowski K. 2011. The study of manipulation problem with application of a new gripper with elastic fingers, Proc. CD, 13th World Congress in Mechanism and Machine Science, Guanajuato, México, CD, A12_508.
• [17] Mianowski K., K. Banachowicz, T. Winiarski, C. Zieliński, W. Szynkiewicz, K. Czajkowski. 2011. Sterownik manipulatora z chwytakiem wielopalczastym, Kraj. Konf. Automatyki.
• [18] Mianowski K., K. Berns, J. Hirth. 2011. Robot ROMAN for investigations of human-robot interaction, Proc. Int. Konf. Automation, Warszawa, CD.
• [19] Mianowski K., K. Berns, J. Hirth. Robot ROMAN for investigations of human-robot interaction [w:] Automation 2011 Proceedings (praca zbiorowa): 474-483.
• [20] Mianowski K. 2011. Wyniki wstępnych badań chwytaka wielopalczastego z podatnością do inteligentnej manipulacji z czuciem. PAR, Warszawa.
• [21] Mianowski K., K. Banachowicz, T. Winiarski, C. Zieliński, W. Szynkiewicz, K. Czajkowski. 2011. Chwytak wielopalczasty dla robota usługowego - konstrukcja. PAR, 5: 46-52,
• [22] Mianowski K., K. Banachowicz, T. Winiarski, C. Zieliński, W. Szynkiewicz, K. Czajkowski. 2011. Chwytak wielopalczasty dla robota usługowego – sterowanie. PAR CD.
• [23] Mianowski K., K. Banachowicz, T. Winiarski, C. Zieliński, W. Szynkiewicz, K. Czajkowski. 2011. Chwytak wielopalczasty dla robota usługowego - planowanie chwytów. PAR.
• [24] Mianowski K., K. Banachowicz, T. Winiarski. 2011. Sterownik manipulatora z chwytakiem wielopalczastym [w:] Materiały XVII Krajowej Konferencji Automatyki (praca zbiorowa): 1102-1115.
• [25] Mianowski K. 2012. Mechatronic design of gripping for a humanoid robot [w:] Science for Economy, Mechatronics (Leniowska L. red.), Rzeszów: Politechnika Rzeszowska: 35-44.
• [26] Mianowski K., K. Berns, J. Hirth. 2012. Robot humanoidalny ROMAN wyrażający emocje [w:] Problemy Robotyki (Tchoń K., Zieliński C. red.). Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika, 182, t. 1, Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej: 649-658.
• [27] Mianowski K., K. Berns, J. Hirth. 2012. Designing Arms and Hands for the Humanoid Robot ROMAN, Advanced Materials Research 463-464: 1233-1237.
• [28] Mianowski K., M. Pierzchanowski. 2012. Projekt manipulatora do rehabilitacji kończyny górnej człowieka. Problemy Robotyki (pod red. K. Tchonia, C. Zielińskiego), Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, t. I: 81-90.
• [29] Mianowski K. 2013. The Artificial Hand with Elastic Fingers for Humanoid Robot ROMAN [w:] Proceedings 18th International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics, IEEE Catalog Number: CFP13MMA-CDR: 1-11, (DOI:10.1109/MMAR, 6669950).
• [30] Mianowski K., K. Berns, J. Hirth. 2013. The Artificial Hand with Elastic Fingers for Humanoid Robot Roman. Int. Conf. MMAR, Szczecin/Międzyzdroje CD.
• [31] Mianowski K., K. Berns. 2016. Robot humanoidalny ROMAN. Pomiary Automatyka Robotyka, 20(1):37-46 (DOI:10.14313/PAR_219/37).
• [32] Morecki A., J. Ekiel, K. Fidelus. 1980. Cybernetic Systems of Limb Movements in Man, Animals, and Robots. Polish Scientific Publishers, Warsaw, Ellis Horwood Limited Publishers, Chinchester.
• [33] Mostafa N.H., Z.N. Ismarrubie, S.M. Sapuan MTHS. 2016. Effect of equibiaxially fabric prestressing on the tensile performance of woven E-glass/polyester-reinforced composites. J. Reinf. Plast. Compos. 35: 1093-1103.
• [34] Mulgaonkar A.P., R. Kornbluh, H. Herr. 2008. A New Frontier for Orthotics and Prosthetics: Application of Dielectric Elastomer Actuators to Bionics. Dielectric Elastomers as Electromechanical Transducers: 193-206.
• [35] Zieliński C., W. Szynkiewicz, K. Mianowski, A. Rydzewski, T. Winiarski. 2006. Efektory robota usługowego do dwuręcznej manipulacji z czuciem [w:] Postępy Robotyki (red. K. Tchonia), t. 1, Warszawa: WKŁ: 257-266.
• [36] Zieliński C., T. Winiarski, K. Mianowski. 2007. End-Effector Sensors’ Role in Service Robots [w:] Robot Motion and Control (Kozłowski Krzysztof red.), Lecture Notes in Control and Information Sciences, nr 360, 401-413.
• [37] I-limb quantum prosthetic hand https://www.ossur.com/en-gb/prosthetics/arms/i-limb-quantum.
• [38] Bebionic prosthetic hand https://www.ottobockus.com/.
• [39] Open bionics https://openbionics.com/.
• [40] Actounix PQ12 miniature linear servo motor datasheet https://www.actuonix.com.
• [41] SG90 micro rotary servo motor datasheet http://www.datasheetcafe.com/sg90-datasheet-pdf-9-g-micro-servo/.
• [42] Performance Composites Limited CVL. 2009. http://www.performancecomposites.com/carbonfibre/mechanicalproperties_2.asp.