Development of an artificial muscle for a soft robotic hand prosthesis

par José Luis Ramirez Arias

Projet de thèse en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de Olivier Polit et de Laurent Gallimard.

Thèses en préparation à Paris 10 , dans le cadre de Ecole doctorale Connaissance, langage et modélisation (Nanterre) , en partenariat avec Laboratoire Energétique Mécanique Electromagnétisme (Nanterre) (laboratoire) depuis le 11-10-2013 .

  • Titre traduit

    Développement d'un muscle artificiel pour une prothèse de main robotique « souple »


  • Résumé

    In the field of robotic hand prosthesis, the use of smart and soft materials is helpful in improving flexibility, usability, and adaptability of the robots, which simplify daily living activities of prosthesis users. However, regarding the smart materials for artificial muscles, technologies are considered to be far from implementation in anthropomorphic robotic hands. Therefore, the target of this thesis dissertation is to reduce the gap between smart material technologies and robotic hand prosthesis. Five central axes address the problem: i)identification of useful grasping gestures and reformulation of the robotic hand mechanism, ii) analysis of human muscle behavior to mimic human grasping capabilities, iii) modeling robot using the hybrid model DHKK-SRQ for the kinematics and the virtual works principle for dynamics, iv) definition of actuation requirements considering the synergy between prehension conditions and robot mechanism, and v) development of a smart material based actuation system.This topics are addressed in four chapters: 1. Human hand movement analysis toward the hand prosthesis requirements 2. Design and modeling of the soft robotic hand ProMain-I 3. Mechatronic assessment of Prosthetic hand 4. Development of an artificial muscle based on smart materials


  • Résumé

    Le thème central de cette thèse est la conception d’actionneurs doux à partir de matériaux intelligents et d’une prothèse de main robotique souple. Notre approche prends en compte les différents points qui peuvent influer sur le développement d’une stratégie d’actionnement ou d’un muscle artificiel : i) Les mécanismes et la fonctionnalité de la main humaine afin d’identifier les exigences fonctionnelles pour une prothèse de main robotique en matière de préhension. ii) L’analyse et l’amélioration des mécanismes de la main robotique pour intégrer un comportement souple dans la prothèse. iii) L’évaluation expérimentale de la prothèse de main robotique afin d’identifier les spécifications du système d’actionnement nécessaire au fonctionnement cinématique et dynamique du robot. iv) Le développement et la modélisation d’une stratégie d’actionnement utilisant des matériaux intelligents.