Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Design of a mechanized hand prosthesis adapted to airplane piloting

Izabella Maria Kurlanda

Abstract

The paper refers to the design of a mechanized hand prosthesis adapted to airplane piloting. The design is aimed at those who have suffered from the loss of the upper limb and are willing to obtain a private pilot license. The first part of the thesis includes a definition of the problem and a historical introduction of the development of the prosthetics in previous centuries. In order to specify the subsequent steps of the analysis, a design process has been presented to provide the Reader with the most essential aspects related to the subject of the thesis. The following chapters include a background research of the topics concerning the prostheses, their types and concepts considered during designing artificial limbs, such as reduction of degrees of freedom. An overview of commercially available prostheses has been also depicted as for to bring the Reader closer to the complexity of the problem. The subject has been also analyzed thoroughly in terms of legal restrictions according to existing regulations concerning people with disabilities, in particular, with musculoskeletal system defects. The introduction of the problem has been completed with all aspects related to the cockpit concerning the arrangement of the controls in the instrument panel, possible location and overview of the control sticks as well as the description of the particular control used for the purpose of the design. The immediately following section of the thesis is focused especially on the design process concerning certain requirements included in available documentation on the control forces which occur during flight. The specification of the required hand movements during aircraft control has also been presented in this part of the paper. Next, the Reader is provided with information on design concepts considered while designing a hand prosthesis, including the description of driving mechanism, housing and the size of the artificial limb. The presentation of an early design has been also attached to present the concepts utilized to meet the specified requirements. The subsequent chapters involve all the assumptions and simplifications developed in order to correctly perform the analysis. The analysis includes the elaboration of mathematical model based on the required movements of the control stick to sufficiently control the aircraft in terms of pitch and roll. Final chapters correspond to a detailed description of the design of a hand prosthesis. All subcomponents as well as the assembly have been presented in separate sections and discussed thoroughly in terms of fulfilment of the specified requirements. The choice of materials and final strength analysis have been performed and discussed in this part of the thesis. The thesis has been completed with final conclusions on possible improvements in the design
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Izabella Maria Kurlanda (FPAE) Izabella Maria Kurlanda,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Projekt zmechanizowanej protezy ręki dostosowanej do pilotażu
Supervisor
Rafał Perz (FPAE/IAAM) Rafał Perz,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)
Study subject / specialization
, Lotnictwo i Kosmonautyka (Aerospace Engineering)
Language
(en) English
Status
Finished
Defense Date
28-03-2019
Issue date (year)
2019
Pages
91
Internal identifier
MEL; PD-5102
Reviewers
Rafał Perz (FPAE/IAAM) Rafał Perz,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Marek Matyjewski (FPAE/IAAM) Marek Matyjewski,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
Proteza ręki, drążek sterowy, siły na drążku sterowym, serwomechanizm
Keywords in English
Hand prosthesis, control stick, control forces, servomechanism
Abstract in Polish
Praca dotyczy projektu zmechanizowanej protezy ręki dostosowanej do pilotażu. Projekt jest skierowany ku osobom cierpiącym z powodu utraty górnej kończyny, pragnących uzyskać licencję pilota turystycznego. W pierwszej części pracy opisana została definicja problemu oraz wstęp historyczny dotyczący rozwoju protetyki w poprzednich stuleciach. W celu przedstawienia kolejnych kroków w analizie, załączony został plan projektowy, ułatwiający Czytelnikowi zrozumienie najważniejszych zagadnień powiązanych z pracą. Kolejne rozdziały opisują badania wstępne tematów związanych z protetyką, mianowicie rodzaje protez i koncepcje rozważane podczas projektowania sztucznych kończyn, takich jak redukcja stopni swobody. Przedstawiono również przegląd dostępnych na rynku protez, które przybliżą Czytelnikowi złożoność powyższego problemu. Przedmiot pracy został również szczegółowo przeanalizowany pod kątem ograniczeń prawnych zgodnie z istniejącymi regulacjami dotyczącymi osób niepełnosprawnych, w szczególności, z wadami układu mięśniowo-szkieletowego. Wstęp do problemu został zakończony wszelkimi zagadnieniami związanymi z kokpitem, w kontekście rozmieszczenia kontrolek na tablicy przyrządów, możliwego układu i przeglądu drążków sterowych, a także opisem konkretnego drążka użytego do celu realizacji pracy dyplomowej. Druga część pracy koncentruje się w szczególności na procesie projektowania dotyczącego wymogów zawartych w dostępnych dokumentacjach, a mianowicie sił występujących na drążku sterowym podczas lotu. W tej części pracy przedstawiono również specyfikację wymaganych ruchów dłoni w kontekście sterowania samolotem. Następnie Czytelnik otrzymuje informacje na temat koncepcji projektowych uwzględnianych podczas projektowania protezy dłoni, w tym opis mechanizmu napędowego, obudowy i wielkości protezy. Prezentacja wczesnego projektu została również dołączona celem przedstawienia wybranych zagadnień wykorzystywanych w pracy. Kolejne rozdziały dotyczą wszystkich założeń i uproszczeń opracowanych w celu poprawnego przeprowadzenia analizy. Analiza obejmuje opracowanie modelu matematycznego opartego na wymaganych ruchach drążka sterowego w celu wystarczającej kontroli samolotu w kontekście nachylenia i przechylenia. Ostatnie rozdziały odpowiadają szczegółowemu opisowi projektu protezy ręki. Wszystkie podzłożenia, jak i złożenia zostały przedstawione w oddzielnych sekcjach i szczegółowo omówione pod kątem spełnienia określonych wymagań. W tej części pracy omówiono dobór materiałów oraz przeprowadzono ostateczną analizę wytrzymałościową. Praca została zwieńczona finalnymi wnioskami związanymi z możliwymi udoskonaleniami projektu
File
  • File: 1
    Engineering_Thesis_-_Izabella_Kurlanda.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 32497

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTa49997cf1617487a8d4a518aec9ac74e/
URN
urn:pw-repo:WUTa49997cf1617487a8d4a518aec9ac74e

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page