Hareket edebilen elektronik ve genel amaçlı sibernetik el ve kol sistemi
Locomoti̇ve electroni̇c generi̇c and cyberneti̇c hand arm system
Yazar: ERDEM TATLI
Danışman: YRD. DOÇ. DR. UMUT ENGİN AYTEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Hastalıklar, trafik kazaları, doğum kusurları ve askeri yaralanmalar gibi çeşitli nedenlerden dolayı ampute sayısı önemli derecede artmaktadır. Vücudun eksik bölümünü değiştiren yapay protez cihazları, bu tür özürlü insanlar için normal fiziksel aktivite elde etmede son derece yararlı olabilir. Gereksinimler özürlü insanların hem estetik hem de fonksiyonel ihtiyaçlarını içerir. Bu gereklilikler listesi, kullanılabilirlik ve ekonomik olma durumları da göz önüne alınırsa daha da uzar. Genellikle bu gereklilik listesinden bir kısmına odaklanan tasarım çözümleri literatürde ve ticari olarak bulunmaktadır. Bu tez kapsamında da daha geniş bir gereklilikler listesine çözüm oluşturan optimum bir sibernetik el sistemi tasarımı yapılmaya çalışılmıştır. Önerilen tasarım, sabit proksimal interfalangeal (PIP), distal interfalangeal (DIP) eklemler ve uyumlu metakarpofalangeal (MP) eklemi olan 5 parmaktan oluşmaktadır. Tasarlanan protez el, kullanıcının sinir sinyalleri ve kas aktivitesine göre istediği el fonksiyonunun gerçekleştirilmesini sağlar. Bu işlem için kablosuz bir 8 kanallı elektromyogram algılayıcısı kullanılır. Elektromyogramdan elde edilen veriler tasarlanan yapay sinir ağı ile sınıflandırılarak belirlenen el hareketi komutları algılanmış olur. Bu komutların mekanik sistemdeki el hareketine dönüşebilmesi için gerekli olan elektronik gömülü sistem tasarımı ve yazılımları gerçekleştirilmişltir. Protez el ile yapılan çeşitli deneysel çalışmalar sonucunda, sistemin işlevsel (tutuş şekilleri-grasp types) ve görünüşe dayalı pozlamaların (el işareti-posture) önemli bir bölümünü gerçekleştirebildiği ve sinirsel arayüzün pek çok görev için protezin kontrolünde başarılı olduğu görülmüştür. 
Bu sonuçlar, önerilen sistemin fiziksel olarak özürlülerin insana benzer hareketi taklit etme ve günlük görevleri yerine getirme konusunda potansiyelini göstermiştir.

Abstract:
The number of amputees has been significantly increasing due to various reasons including diseases, traffic accidents, birth defects and injuries in military. Artificial prosthetic devices replacing missing part of the body could be extremely beneficial for such handicapped people in obtaining normal physical activity.The requirements include both aesthetic and functional needs of handicapped people.These requirements further extend with usability and economical issues. With these long list of requirements, there are many local optimum design solutions.The proposed design consist of 5 fingers with fixed proximal interphalangeal (PIP), distal interphalangeal (DIP) joints and compliant metacarpophalangeal (MP) joint. 
The control mechanism of the prosthesis is based on the neural signals and muscular activity using a wireless 8 channel electromyogram neural interface which does not require any external controller.The experimental results show that the system is able to achieve an important part of the functional as well as appearance-based poses, and the Neural interface is successful in controlling the prosthesis for many tasks. 
These results are encouraging and demonstrate the potential of the proposed system to assist the physically handicapped in simulating human-like movement and accomplishing daily tasks.
This work also proposes an artificial neural network model to gather prosthetic hand control command from electromyogram(EMG) signals. 
Main criteria is to apply fast methods and exploit recent data in order to decrease command detection latency.