The role of morphology of the thumb in anthropomorphic grasping : a review

The unique musculoskeletal structure of the human hand brings in wider dexterous capabilities to grasp and manipulate a repertoire of objects than the non-human primates. It has been widely accepted that the orientation and the position of the thumb plays an important role in this characteristic behavior. There have been numerous attempts to develop anthropomorphic robotic hands with varying levels of success. Nevertheless, manipulation ability in those hands is to be ameliorated even though they can grasp objects successfully. An appropriate model of the thumb is important to manipulate the objects against the fingers and to maintain the stability. Modeling these complex interactions about the mechanical axes of the joints and how to incorporate these joints in robotic thumbs is a challenging task. This article presents a review of the biomechanics of the human thumb and the robotic thumb designs to identify opportunities for future anthropomorphic robotic hands

Design and implementation of a dual-axis tilting quadcopter

Standard quadcopters are popular largely because of their mechanical simplicity relative to other hovering aircraft, low cost and minimum operator involvement. However, this simplicity imposes fundamental limits on the types of maneuvers possible due to its under-actuation. The dexterity and fault tolerance required for flying in limited spaces like forests and industrial infrastructures dictate the use of a bespoke dual-tilting quadcopter that can launch vertically, performs autonomous flight between adjacent obstacles and is even capable of flying in the event of the failure of one or two motors. This paper proposes an actuation concept to enhance the performance characteristics of the conventional under-actuated quadcopter. The practical formation of this concept is followed by the design, modeling, simulation and prototyping of a dual-axis tilting quadcopter. Outdoor flight tests using tilting rotors, to follow a trajectory containing adjacent obstacles, were conducted in order to compare the flight of conventional quadcopter with the proposed over-actuated vehicle. The results show that the quadcopter with tilting rotors provides more agility and mobility to the vehicle especially in narrow indoor and outdoor infrastructures

UAV Rapidly-Deployable Stage Sensor With Electro-Permanent Magnet Docking Mechanism for Flood Monitoring in Undersampled Watersheds

The availability of historical flood data is vital in recognizing weather-related trends and outlining necessary precautions for at-risk communities. Flood frequency, magnitude, endurance, and volume are traditionally recorded using established streamgages; however, the material and installation costs allow only a few streamgages in a region, which yield a narrow data selection. In particular, stage, the vertical water height in a water body, is an important parameter in determining flood trends. This work investigates a low-cost, compact, rapidly-deployable alternative to traditional stage sensors that will allow for denser sampling within a watershed and a more detailed record of flood events. The package uses a HC-SR04 ultrasonic sensor to measure stage, onboard memory for recording flood events, and an electropermanet magnet (EPM) to enable Unmanned Aerial Vehicle (UAV) deployments. Optional modules for solar panels and wireless communication can also be added to extend package longevity or allow wireless control of the EPM. The stage sensor package was found to have a range of 0.02 to 4 m with a 6.9 mm accuracy and capable of a 6.4 day long deployment. With the total cost of production at 271.37 USD, it is a cheaper and more flexible alternative to traditional stage sensors that will enable dense sensor networks and rapid response to flooding events

Flight stability for unmanned helicopters: control techniques and best characteristics selection

Θ διατριβι ερευνά το πρόβλθμα του ελζγχου των μθ επανδρωμζνων ελικοπτζρων. Πρόκειται για τισ πιο ευζλικτεσ ιπτάμενεσ μθχανζσ που υπάρχουν ςιμερα και που λόγω των ειδικϊν ικανοτιτων τουσ (αιϊρθςθ, χαμθλζσ ταχφτθτεσ πτιςθσ, περιοριςμζνοσ χϊροσ απογείωςθσ-προςγείωςθσ κα) χρθςιμοποιοφνται παγκοςμίωσ ςε πλικοσ εφαρμογϊν, ενϊ ταυτόχρονα εξελίςςονται τόςο ςε ερευνθτικό-πανεπιςτθμιακό όςο και ςε βιομθχανικό επίπεδο. Ο τρόποσ καταςκευισ και λειτουργίασ τουσ κακϊσ και θ ευελιξία που παρουςιάηουν, κακιςτοφν τον ζλεγχό τουσ δφςκολο και χρειάηονται ιδιαίτερεσ ικανότθτεσ για τθν πλοιγθςθ τουσ. ?υνεπϊσ το ηιτθμα τθσ αυτόνομθσ πλοιγθςισ τουσ απαςχολεί τα τελευταία χρόνο ςθμαντικό τμιμα τθσ επιςτθμονικισ κοινότθτασ. Θ διατριβι εςτιάηεται ςε δφο κυρίωσ προβλιματα. Αρχικά αντιμετωπίηεται το πρόβλθμα τθσ γριγορθσ και αποτελεςματικισ ανάπτυξθσ ελεγκτϊν αυτόνομθσ πλοιγθςθσ. Εξαιτίασ τθσ ιδιομορφίασ του αντικειμζνου, μζχρι ςιμερα θ διαδικαςία αυτι περιλαμβάνει μεγάλο αρικμό δοκιμϊν ςε περιβάλλον προςομοίωςθσ και ςτθ ςυνζχεια δοκιμϊν με πραγματικό όχθμα. Θ χρονοβόρα αυτι διαδικαςία ςυνοδεφεται από κόςτοσ και κίνδυνο κακϊσ το περιβάλλον προςομοίωςθσ δεν είναι ικανό να προςομοιϊςει πλιρωσ τα χαρακτθριςτικά του προβλιματοσ και ςυχνά οι δοκιμζσ με πραγματικό όχθμα καταλιγουν ςε καταςτροφικά ατυχιματα. Για τθν αντιμετϊπιςθ του προβλιματοσ, αναπτφχκθκε ςτα πλαίςια τθσ διατριβισ πρωτότυπο ςφςτθμα πειραματιςμοφ για μθ επανδρωμζνα ελικόπτερα, που καλφπτει το κενό ανάμεςα ςτθν προςομοίωςθ και τισ δοκιμζσ με πραγματικό όχθμα, κακϊσ προςφζρει δοκιμζσ με πραγματικό όχθμα, ςε ελεγχόμενο εργαςτθριακό χϊρο με αςφάλεια και με άμεςθ καταγραφι των αποτελεςμάτων από τον ερευνθτι που παρακολουκεί από κοντινι απόςταςθ. Θ ανάπτυξθ του ελεγκτι γίνεται απευκείασ πάνω ςτο όχθμα, εξαλείφοντασ τθν ανάγκθ τθσ προςομοίωςθσ και των μειονεκτθμάτων αυτισ. Σο δεφτερο πρόβλθμα που αντιμετωπίηεται είναι κακεαυτό το πρόβλθμα του ελζγχου. Αναπτφχκθκε ςφςτθμα αυτόνομθσ πλοιγθςθσ ςε πραγματικό όχθμα και εξελίχκθκε ελεγκτισ ικανόσ να εκτελζςει αυτόνομα βαςικζσ λειτουργίεσ του ελικοπτζρου. ?τθ διατριβι παρουςιάηονται τόςο θ ανάπτυξθ του ςυςτιματοσ ςε επίπεδο υλικοφ και λογιςμικοφ, όςο και τα αποτελζςματα των δοκιμϊν που ζγιναν με πραγματικό ελικόπτερο ςε εξωτερικό χϊρο και αποδεικνφουν τθν ικανότθτα πλοιγθςθσ των αναπτυχκζντων ελεγκτϊν για διάφορα ςενάρια πτιςθσ. Σζλοσ, παρουςιάηεται κι ζνα ςφςτθμα όραςθσ που αναπτφχκθκε για τθν υποβοικθςθ τθσ αυτόνομθσ πλοιγθςθσ των μθ επανδρωμζνων ελικοπτζρων