عنوان

طراحی مکانیکی، شبیه سازی و کنترل بازوی ربات پوششی جهت کاربردهای توان بخشی بازو بعد از سکته مغزی

شماره

‭۱۳۳۸۱پ‬

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

طراحی مکانیکی، شبیه سازی و کنترل بازوی ربات پوششی جهت کاربردهای توان بخشی بازو بعد از سکته مغزی

نام نخستين پديدآور

/مهدیه بابایی اصل

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: فناوری‌های نوین

متن يادداشت

چاپی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

مکاترونیک

زمان اعطا مدرک

‮‭۱۳۹۲/۰۶/۲۵‬

کسي که مدرک را اعطا کرده

تبریز

متن يادداشت

در این مطالعه، طراحی مکانیکی، شبیه‌سازی و کنترل بازوی ربات پوششی جهت کاربردهای توان‌بخشی بازو بعد از سکته ی مغزی، صورت گرفته است .این پایان‌نامه به ‮‭۳‬ فصل عمده تقسیم شده است .در فصل اول ابتدا به معرفی واژه‌های پرکاربرد در توان‌بخشی به کمک ربات‌ها، معرفی ربات‌های توان‌بخشی و سینماتیک و دینامیک عضو بالای انسان پرداخته می‌شود و در ادامه پیشینه‌ی تحقیق صورت گرفته توسط محققین محترم آورده می‌شود .در فصل دوم ابتدا به طراحی یک ربات توان‌بخشی ‮‭۳‬ درجه آزادی جدید برای مفصل شانه در نرم‌افزار مهندسی سالیدورکس پرداخته می‌شود .اندازه‌های به‌کاررفته کامل واقعی بوده و طبق جداولی که برای اندازه‌های عضو بالایی بدن تدوین شده است، انجام گرفته است .یک مکانیزم دایروی باز جدید برای مفصل سوم پیشنهاد داده شده است تا مشکلات رایج در ربات های توانبخشی مثل سیم کشی طولانی و عدم راحتی مکانیزم های بسته برای بیمار را حل کند .در انتخاب جنس بدنه، سبک بودن کل ربات مهم‌ترین هدف است و به همین دلیل آلومینیوم به عنوان ماده‌ای که هم چگالی کم و هم مقاومت در برابر خوردگی را داراست به عنوان جنس بدنه پیشنهاد شده است .با توجه به ‮‭۳‬ درجه آزادی ربات نیاز به ‮‭۳‬ محرکه داریم .محرکه‌ها با توجه به بیشینه گشتاور اعمالی به هر مفصل انتخاب و پیشنهاد می‌شود .در ادامه‌ی این فصل سینماتیک مستقیم و معکوس، ماتریس ژاکوبین، نقاط تکین و دینامیک ربات بحث شده است .سینماتیک ربات توسط روش دناویت-هارتنبرگ و دینامیک ربات توسط روش دالامبر تعمیم‌یافته به دست آمده است .در ادامه به منظور مطالعه‌ی توانایی عملکرد ربات در دنبال کردن خط سیرهای بهینه، کنترل‌کننده هایی پیاده‌سازی شده اند.کنترل‌کننده‌های پیاده‌سازی شده در توان‌بخشی پسیو که در آن ربات عضو بیمار را در طول خط سیر مطلوب جلو می‌برد کاربرد دارد .خط سیرهای مطلوب در فضای مفصلی طراحی‌شده‌اند .در ادامه کنترل کننده های اعمال شده به بحث گذاشته شده اند .چهار روش کنترلی ،‮‭PID‬ ، ‮‭PD‬ با جبران گرانش ، دینامیک معکوس و کنترل کننده ی لیاپانوف برای ردیابی خط سیر بهینه، پیشنهاد شده اند .هر سه کنترل کننده عملکرد خوبی در ردیابی خط سیر بهینه از خود نشان دادند .کنترل کننده ی دینامیک معکوس، به شدت به نامعینی های پارامتر حساس است و بر پایه ی خطی سازی و دکوپله کردن معادله است و این در حالی است که کنترل کننده ی لیاپانوف، یک نوع کنترل کننده بر پایه ی قضیه ی انفعال است که به خطی سازی یا دکوپله کردن معادله، وابستگی ندارد .کنترل کننده مقاوم است و تغییر پارامترهای ربات نقشی در عملکرد آن ندارد .مزیت اصلی ربات ارائه شده در مقایسه با سیستم های مشابه، کم وزن بودن، مکانیزم ویژه برای مفصل سوم که مسائل مربوط به سیم کشی های طولانی و ناراحتی های ناشی از مکانیزم های بسته را حل می کند، تامین درجات آزادی انتقالی علاوه بر درجات آزادی دورانی، مساله ی رایج در ربات های توانبخشی که مفاصل ربات باید دقیقا منطبق با مفاصل بازو باشند را حل می کند، راحتی استفاده، راحت بودن برای بیمار و عملکرد ردیابی کنترل کننده ها، می باشد .در فصل سوم نتیجه گیری و پیشنهادها برای کار آینده آورده شده است

متن يادداشت

In this thesis, design and simulation of controller for an exoskeleton robot for use in upper limb rehabilitation has been presented. This thesis consists of 3 sections. In section 1, initially, widely-used terms in robot-aided rehabilitation, introduction to rehabilitation robots and kinematics and dynamics of upper limb and then literature review are presented. In section 2, initially, design of a new 3 degrees of freedom (DOFs) exoskeleton robot for shoulder joint in Solidworks is presented. All robot measurments are based on the properties of upper limb of an adult person. A new open circular mechanism is proposed for the third joint. One of the main requirments for a rehabilitation robot is to be light weight. So Aluminum is proposed as the chassis material due to its low density and corrosion resistance. 3 actuators actuate the three joints. Actuators are chosen due to maximum torque applied to each joint. Afterwards, direct and inverse kinematics, Jacobian matrix, singular points and dynamics of the robot are presented. Robot kinematics is derived using Denavit-Hartenberg (DH) convention and robot dynamics is derived using generalized d'Alembert method.In the rest of the section, in order to study the ability of the robot to track desired trajectories; several controllers are designed and applied. Designed controllers are to be used in passive rehabilitation in which the robot moves the patient limb through a preddefiend trajectory. Desired trajectories are designed in the joint space. Three control methods, PID, inverse dynamics and Lyapunov-based controller are proposed for optimal trajectory tracking. All three controllers showed good performance in tracking desired trajectory. Inverse dynamics controller is based on linearization and equation decoupling. The controller is highy sensitive to parameter change which influences its performance. On the other hand, Lyapunov based controller does not depend on linearization or equation decoupling. The controller is roboust and changing controller paramters does not play a role in its performance. The main advantage of this robot compared to similar systems are being low weight, having a special mechanism for third joint that solves the known issues asscociated with long wiring and closed mechanisms, allowing translational degrees of freedom of the shoulder, ease of use, comfort for the patient and the tracking performance of the controlle. In the third chapter, conclusions and recommendations for future work are given.

مستند نام اشخاص تاييد نشده

بابایی اصل، مهدیه

مستند نام اشخاص تاييد نشده

قنبری،احمد، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

سید نورانی، سید محمدرضا، استاد مشاور

يادداشت عمومي

سیاه و سفید

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی