Design and control of soft rehabilitation robots actuated by pneumatic muscles: State of the art

Robot-assisted rehabilitation has become a new mainstream trend for the treatment of stroke patients with movement disability. Pneumatic muscle (PM) is one of the most promising actuators for rehabilitation robots, due to its inherent compliance and safety features. In this paper, we conduct a systematic review on the soft rehabilitation robots driven by pneumatic muscles. This review discusses up to date mechanical structures and control strategies for PMs-actuated rehabilitation robots. A variety of state-of-the-art soft rehabilitation robots are classified and reviewed according to the actuation configurations. Special attentions are paid to control strategies under different mechanical designs, with advanced control approaches to overcome PM’s highly nonlinear and time-varying behaviors and to enhance the adaptability to different patients. Finally, we analyze and highlight the current research gaps and the future directions in this field, which is potential for providing a reliable guidance on the development of advanced soft rehabilitation robots

Remote-controlled ambidextrous robot hand actuated by pneumatic muscles: from feasibility study to design and control algorithms

This thesis was submitted for the degree of Doctor of Philosophy and awarded by Brunel University LondonThis thesis relates to the development of the Ambidextrous Robot Hand engineered in Brunel University. Assigned to a robotic hand, the ambidextrous feature means that two different behaviours are accessible from a single robot hand, because of its fingers architecture which permits them to bend in both ways. On one hand, the robotic device can therefore behave as a right hand whereas, on another hand, it can behave as a left hand. The main contribution of this project is its ambidextrous feature, totally unique in robotics area. Moreover, the Ambidextrous Robot Hand is actuated by pneumatic artificial muscles (PAMs), which are not commonly used to drive robot hands. The type of the actuators consequently adds more originality to the project. The primary challenge is to reach an ambidextrous behaviour using PAMs designed to actuate non-ambidextrous robot hands. Thus, a feasibility study is carried out for this purpose. Investigating a number of mechanical possibilities, an ambidextrous design is reached with features almost identical for its right and left sides. A testbench is thereafter designed to investigate this possibility even further to design ambidextrous fingers using 3D printing and an asymmetrical tendons routing engineered to reduce the number of actuators. The Ambidextrous Robot Hand is connected to a remote control interface accessible from its website, which provides video streaming as feedback, to be eventually used as an online rehabilitation device. The secondary main challenge is to implement control algorithms on a robot hand with a range twice larger than others, with an asymmetrical tendons routing and actuated by nonlinear actuators. A number of control algorithms are therefore investigated to interact with the angular displacement of the fingers and the grasping abilities of the hand. Several solutions are found out, notably the implementations of a phasing plane switch control and a sliding-mode control, both specific to the architecture of the Ambidextrous Robot Hand. The implementation of these two algorithms on a robotic hand actuated by PAMs is almost as innovative as the ambidextrous design of the mechanical structure itself

Proceedings of the NASA Conference on Space Telerobotics, volume 2

These proceedings contain papers presented at the NASA Conference on Space Telerobotics held in Pasadena, January 31 to February 2, 1989. The theme of the Conference was man-machine collaboration in space. The Conference provided a forum for researchers and engineers to exchange ideas on the research and development required for application of telerobotics technology to the space systems planned for the 1990s and beyond. The Conference: (1) provided a view of current NASA telerobotic research and development; (2) stimulated technical exchange on man-machine systems, manipulator control, machine sensing, machine intelligence, concurrent computation, and system architectures; and (3) identified important unsolved problems of current interest which can be dealt with by future research

XLIII Jornadas de Automática: libro de actas: 7, 8 y 9 de septiembre de 2022, Logroño (La Rioja)

[Resumen] Las Jornadas de Automática (JA) son el evento más importante del Comité Español de Automática (CEA), entidad científico-técnica con más de cincuenta años de vida y destinada a la difusión e implantación de la Automática en la sociedad. Este año se celebra la cuadragésima tercera edición de las JA, que constituyen el punto de encuentro de la comunidad de Automática de nuestro país. La presente edición permitirá dar visibilidad a los nuevos retos y resultados del ámbito, y su uso en un gran número de aplicaciones, entre otras, las energías renovables, la bioingeniería o la robótica asistencial. Además de la componente científica, que se ve reflejada en este libro de actas, las JA son un punto de encuentro de las diferentes generaciones de profesores, investigadores y profesionales, incluyendo la componente social que es de vital importancia. Esta edición 2022 de las JA se celebra en Logroño, capital de La Rioja, región mundialmente conocida por la calidad de sus vinos de Denominación de Origen y que ha asumido el desafío de poder ganar competitividad a través de la transformación verde y digital. Pero también por ser la cuna del castellano e impulsar el Valle de la Lengua con la ayuda de las nuevas tecnologías, entre ellas la Automática Inteligente. Los organizadores de estas JA, pertenecientes al Área de Ingeniería de Sistemas y Automática del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de La Rioja (UR), constituyen un pilar fundamental en el apoyo a la región para el estudio, implementación y difusión de estos retos. Esta edición, la primera en formato íntegramente presencial después de la pandemia de la covid-19, cuenta con más de 200 asistentes y se celebra a caballo entre el Edificio Politécnico de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial y el Monasterio de Yuso situado en San Millán de la Cogolla, dos marcos excepcionales para la realización de las JA. Como parte del programa científico, dos sesiones plenarias harán hincapié, respectivamente, sobre soluciones de control para afrontar los nuevos retos energéticos, y sobre la calidad de los datos para una inteligencia artificial (IA) imparcial y confiable. También, dos mesas redondas debatirán aplicaciones de la IA y la implantación de la tecnología digital en la actividad profesional. Adicionalmente, destacaremos dos clases magistrales alineadas con tecnología de última generación que serán impartidas por profesionales de la empresa. Las JA también van a albergar dos competiciones: CEABOT, con robots humanoides, y el Concurso de Ingeniería de Control, enfocado a UAVs. A todas estas actividades hay que añadir las reuniones de los grupos temáticos de CEA, las exhibiciones de pósteres con las comunicaciones presentadas a las JA y los expositores de las empresas. Por último, durante el evento se va a proceder a la entrega del “Premio Nacional de Automática” (edición 2022) y del “Premio CEA al Talento Femenino en Automática”, patrocinado por el Gobierno de La Rioja (en su primera edición), además de diversos galardones enmarcados dentro de las actividades de los grupos temáticos de CEA. Las actas de las XLIII Jornadas de Automática están formadas por un total de 143 comunicaciones, organizadas en torno a los nueve Grupos Temáticos y a las dos Líneas Estratégicas de CEA. Los trabajos seleccionados han sido sometidos a un proceso de revisión por pares