Methods for the design and evaluation of anthropomorphic artificial hands

Abstract

The objective of this thesis is to contribute to the definition of applicable methods during the design process of artificial hands in order to obtain more anthropomorphic and functional designs, as well as to define metrics and protocols that help evaluate these aspects. The proposed methods are focused on the mechanical design of any anthropomorphic hand, both in the prosthetic and robotic fields, although in this thesis greater emphasis has been placed on hands designed for 3D printing, given its growing popularity and accessibility and its potential impact on society. Most of the developments and proposals made are based on biomechanical aspects obtained from the analysis of the human hand. In this thesis, the evaluation of the degree of anthropomorphism of artificial hands has been approached from three complementary perspectives: experimentation, definition of analytical indexes and simulation by means of models.

El objetivo de esta tesis es el de contribuir a la definición de métodos aplicables durante el proceso de diseño de manos artificiales con el fin de obtener diseños más antropomorfos y funcionales, así como definir métricas y protocolos que ayuden a evaluar estos aspectos. Los métodos propuestos están enfocados al diseño mecánico de cualquier mano antropomorfa, tanto en el ámbito protésico como en el robótico, si bien en esta tesis se ha hecho un mayor énfasis en manos orientadas a la fabricación mediante impresión 3D, dado su creciente auge y accesibilidad y por su potencial impacto en la sociedad. Gran parte de los desarrollos y propuestas realizados están basados en aspectos biomecánicos obtenidos del análisis de la mano humana. En esta tesis la evaluación del grado de antropomorfismo de las manos artificiales se ha abordado desde tres perspectivas complementarias: experimentación, definición de índices analíticos y simulación mediante modelos.