عنوان

ساخت یک سیستم راه‌انداز با سیگنال الکترومایوگرافی برای بازوی رباتیک دو درجه آزادی

شماره

پ۲۹۰۲۷

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

ساخت یک سیستم راه‌انداز با سیگنال الکترومایوگرافی برای بازوی رباتیک دو درجه آزادی

نام نخستين پديدآور

آتوسا صباغی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

پردیس (مهندسی مکاترونیک)

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۶۵ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی پزشکی - بیومکانیک

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۱۱/۳۰

متن يادداشت

توانبخشی افراد مبتلا به معلولیت حرکتی به هر علتی از جمله آسیب نخاعی، بیماری¬های عصبی-عضلانی، ویا عوارض پس از سکته از مهمترین چالش¬ها و نیازمندی¬های آنها محسوب می¬شود. ابتلا به این عوارض در سال¬های اخیر با رشد چشم¬گیری نیز مواجه بوده است. برای مثال طبق گزارش سازمان ملل فقط تعداد افرادی سالمندی که در 50 سال اخیر دچار سکته شده¬اند رشد سه برابری داشته است [1]. از این رو توسعه و ارائه وسایل و تجهیزات توانبخشی به¬ویژه به¬صورتی که شخص بدون مراجعه به مراکز درمانی، خود قادر به استفاده از آنها در منزل باشد یک چالش مهم در حوزه مهندسی پزشکی محسوب می¬شود. در سال¬های اخیر توجه پژوهشگران این حوزه به توسعه¬ی ربات¬های اسکلت¬خارجی که برای تمرین¬دهی به این دست از بیماران طراحی شده است، قابل ملاحظه بوده است. مسئله¬ی راه¬اندازی محرکه¬ها و کنترل این تجهیزات فعال یک سیر تکاملی را طی کرده و از اجرای حرکات از پیش تعیین شده به تشخیص هوشمند اراده کاربر رسیده است. اکنون توجه بسیاری از محققین به کنترل ربات¬های اسکلت¬خارجی با استفاده از سیگنال¬های الکترومایوگرافی معطوف شده است. از این رو در این پایان¬نامه قصد داریم به تحریک سروو موتور یک بازوی رباتیک برای اجرای حرکت خم و باز شدن آرنج با استفاده از سیگنال ضبط¬شده از عضلات بازوی انسان بپردازیم. اگر چه در بدن انسان دو گروه مستقل از عضلات برای هر یک از حرکات خم کردن و باز کردن آرنج به کار گرفته می¬شود، ولی در این پایان¬نامه از تفاضل شدت فعالیت آنها برای تشخیص جهت حرکت استفاده کرده و با استفاده از یک موتور سروو هر دو حرکت خم شدن و باز شدن را اجرا می¬کنیم. برای این منظور یک سیستم اندازه¬گیری سیگنال ای.ام.جی بر پایه بورد آردوینو و ماژول مربوطه طراحی و ساخته شده است. عضلات دوسر بازویی و سه¬سر بازویی به عنوان عضلات سطحی اصلی در خم و باز کردن بازو برای ضبط سیگنال انتخاب شده¬اند. توسط ارتباط سریال، سیگنال¬ها به نرم¬افزار متلب وارد می¬شوند تا پیش¬پردازش¬های رایج، از جمله اعمال فیلترهای بالاگذر و پایین¬گذر، یک¬سوسازی، و هموارسازی روی سیگنال¬های ضبط شده اعمال شود و سپس طبق یک الگوریتم تصمیم-ساز جهت حرکت موتور تعیین و با ارسال دستور مناسب به بورد آردوینو موتور محرک مفصل آرنج به حرکت درآید. این فرآیند به عنوان یک سیستم تشخیص هوشمند اراده کاربر، در قالب یک نمونه¬ی آزمایشگاهی ساخته شده و موفقیت آن مورد آزمون قرار می¬گیرد. در این آزمایش¬ها حرکت آرنج در وضعیت آزاد (بدون حمل بار) و در وضعیت تحت بار (حمل وزنه) مورد آزمون قرار می¬گیرد. در هر دو وضعیت سیستم تشخیص ما می¬تواند موتور را در جهت صحیح به حرکت در آورد و در زمانی که حرکت اجرا نمی¬شود (در وضعیت کاملاً خم و کاملاً باز) موتور نیز در وضعیت متناظر متوقف می¬ماند

متن يادداشت

Rehabilitation of people with mobility disabilities for any reason, such as spinal cord injury, neuromuscular diseases, or post-stroke complications, is one of their most important challenges and needs. Suffering from these complications has faced a significant growth in recent years. For example, according to the United Nations, the number of elderly people who have had a stroke has tripled in the last 50 years alone [1]. Therefore, the development and provision of rehabilitation devices and equipment, especially images that a person can use at home without going to medical centers, becomes an important challenge in the field of medical engineering. In recent years, researchers in this field have paid considerable attention to the development of exoskeleton robots designed to train these types of patients. The issue of setting up drives and controlling this active equipment has gone through an evolutionary process and has reached the intelligent recognition of the user's will. Now, the attention of many researchers has been directed to the control of exoskeleton robots using electromyography signals. Therefore, in this thesis, we are going to move the servo motor of a robotic arm to perform elbow flexion and extension using the recorded representations of the human arm. However, in the human body, two independent muscle groups are used for each elbow flexion and extension movement. But in this thesis, they use their power difference to detect the direction of movement and use a servo motor to perform both flexion and extension movements. For this purpose, an EMG signal measurement system based on Arduino board and related module has been designed and built. Biceps and triceps are selected as the main superficial muscles in arm flexion and extension for signal recording. Through serial communication, the signals are entered into the MATLAB software to perform common pre-processing, including applying high-pass and low-pass filters, rectification, and smoothing on the recorded signals, and then according to a decision-making algorithm, the direction of the motor is determined and by sending the appropriate command to the Arduino board. The elbow drive motor starts moving. This process, as an intelligent detection system of the user's will, is made in the form of a laboratory sample and its success is tested. In these tests, the movement of the elbow is tested in a free state (without carrying a load) and in a loaded state (carrying weight). In both positions of our detection system, the motor can be moved in the correct direction, and when it is not moving (in the fully bent and fully open position), the motor remains in the corresponding position.

عنوان گونه گون

Realization of an EMG-Driven system for 2-Dof Robotic Arm

عنصر شناسه اي

‏صباغی،

ساير عناصر نام

آتوسا ‏

کد نقش

تهیه کننده

عنصر شناسه اي

سید نورانی،

عنصر شناسه اي

ذاکری،

ساير عناصر نام

‏سید محمدرضا

ساير عناصر نام

منیژه‏

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏تبریز