Details

Тема данной выпускной квалификационной работы: «Исследование механических характеристик и построение цифрового двойника бионического протеза кисти на основе Реверс-инжиниринга». Данная работа посвящена разработке цифрового двойника бионического протеза кисти руки с целью анализа его механических характеристик и оценки работоспособности подвижных элементов. В качестве объекта исследования использован физический образец бионического протеза. В процессе работы была проведена геометрическая реконструкция устройства методом фотограмметрии, а также создана CAD-модель, ориентированная на инженерный анализ. Для описания движения элементов протеза была разработана математическая модель, учитывающая геометрию шарнирных соединений и механизмов передачи усилия. На её основе реализованы Python-скрипты, позволяющие визуализировать кинематику сгибания и оценить характеристики движения. Инженерные расчёты проводились в среде ANSYS. Выполнены статические, контактные и динамические расчеты подвижных частей протеза: отдельных пальцев и съёмного запястья. Рассмотрены условия захвата, включая взаимодействие с предметами и распределение контактных напряжений. Особое внимание уделено прочностному анализу наиболее уязвимых участков конструкции.

The topic of this work is «Study of mechanical characteristics and construction of a digital twin of a bionic hand prosthesis based on reverse engineering». This study focuses on the development of a digital twin for a bionic hand prosthesis to analyze its mechanical properties and assess the performance of its moving components. A physical prototype of the bionic prosthesis was used as the research object. The work involved the geometric reconstruction of the device using photogrammetry, as well as the creation of a CAD model optimized for engineering analysis. A mathematical model was developed to describe the motion of the prosthesis components, accounting for the geometry of hinge joints and force transmission mechanisms. Based on this model, Python scripts were implemented to visualize flexion kinematics and evaluate motion characteristics. Engineering simulations were performed in ANSYS, including static, contact, and dynamic analyses of the prosthesis moving parts: individual fingers and a detachable wrist unit. Grasping conditions were examined, covering interactions with objects and the distribution of contact stresses. Special attention was given to the strength analysis of the most vulnerable structural areas.