دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مکانیک

تمایل :مکاترونیک

عنوان : کنترل امپدانس ربات توان بخش زانو

دانشكده مهندسی مکانیک

 

پایان نامه كارشناسی ارشد مکاترونیک

کنترل امپدانس ربات توان بخش زانو

استاد راهنما:

دکتر محمد مهدی فاتح

 

شهریور  1392

واسه رعایت تکهایی از متن پایان نامه مثلا :

(ممکنه هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزه یا بعضی نمادها و اشکال درج نشه ولی در فایل دانلودی همه چیز منظم و کامله)

 

 

 

فهرست مطالب

1-1 مقدمه
13

۲-۱    تعریف توان بخشی
18

۲-۲    اهمیت توان بخشی
18

۲-3    مهم ترین اهداف توان بخشی
19

۲-4   توان بخشی زانو
19

۲-4-۱   تمرینات غیر فعال
20

۲-4-۲   تمرینات فعال

20

۲-4-۱-۱    تمارین غیرفعال آزاد: 20

۲-4-۱-۲     تمارین غیر فعال کششی
21

۲-4-۲-۱   تمارین فعال کمکی
22

۲-4-۲-۲  تمارین فعال مقاومتی            23

۲-۵     حرکات مفصل زانو
24

۲-6     روند فیزیوتراپی زانو
26

۲-7    حالت های بدن در بین تمرین
27

۲-8     نتیجه گیری

28

3-1    مقدمه
31

3-2    شکل های جور واجور ربات های توان بخشی
32

3-3    مروری بر گذشته ربات های توان بخشی(Rehabilitation Robots) : 33

3-3-1    تردمیلای آموزش حرکت

34

3-3-2   آموزش چیجوری بودن کف پا در حرکت

35

3-3-3    آموزش حرکت به وسیله رباتهای سیار 35

3-3-4    توانبخشی مچ پا 36

3-3-4-1    سیستمای ثابت

36

3-3-4-2    سیستم های متحرک

36

3-3-5    ربات های ثابت توان بخشی
37

3-4   پارامترای مهم در طراحی ربات

38

3-4-1   کنترل موقعیت ربات

38

3-4-2   کنترل نیروی اعمالی به مریض 38

3-4-3   ذخیره اطلاعات مریض 39

3-5-3    حالت های بدن در بین تمرین
40

4-1   مقدمه
42

4-2   روش کنترل امپدانس طبق گشتاور 43

4-2-1   معادلات دینامیکی
43

4-2-2   کنترل امپدانس

44

4-2-3    مثل سازی سیستم کنترل
44

4-2-3-1   تمرین غیرفعال
46

4-2-3-2   تمرین ایزومتریک

47

4-2-3-3   تمرین ایزوتونیک

49

4-2-3-4   تمرین فعال کمکی
51

4- 3  روش کنترل امپدانس طبق ولتاژ 53

4-3-1   معادلات دینامیکی
53

4-3-2   کنترل امپدانس

55

4-3-3   مثل سازی سیستم کنترل
56

4-3-3-1   تمرین غیرفعال
56

4-3-3-2   تمرین ایزومتریک

58

4-3-3-3   تمرین ایزوتونیک

60

4-3-3-4   تمرین فعال کمکی
61

4-4   نتیجه گیری

63

5-1   مقدمه
65

5-2-1   معادلات دینامیکی
65

5-2-2   کنترل امپدانس

67

5-2-3 اثبات پایداری

70

5-2-4   مثل سازی سیستم کنترل
73

5-2-4-1   تمرین غیرفعال
74

5-2-4-2   تمرین ایزومتریک

75

5-2-4-3   تمرین ایزوتونیک

77

5-2-4-4   تمرین فعال کمکی
78

5-3   نتیجه گیری

80

6-1   مقدمه
82

6-2   معادلات دینامیکی
83

6-3   کنترل امپدانس

85

6-4   طراحی سیستم فازی

88

6-5 اثبات پایداری

91

6-6   مثل سازی سیستم کنترل
92

6-4-1   تمرین ایزومتریک

93

6-7 نتیجه گیری

97

 

 

فهرست اشکال

      ردیف   عنوان                                                                                                                                    صفحه
1
        شکل 2‑1: مقایسه کشورهای جور واجور از نقطه نظر افراد نیازمند به توان بخشی
19

2
        شکل 2-2: حرکت extension/flexion  زانو

28

3
        شکل ‏2‑3 : حرکتAdduction/Abduction  زانو

28

4
        شکل ‏2‑4: میزان تاثیرگذاری حالت بدن در تمرین های فیزیوتراپی

30

5
        شکل ‏3‑1 : بررسی میزان توجه جوامع علمی به ربات های توان بخشی
30

6
        شکل ‏3‑2 :تقسیم بندی ربات های توان بخشی

34

7
        شکل ‏3‑3 :ربات های توان بخشی

36

8
        شکل ‏3‑4 : میزان تاثیرگذاری حالت بدن در تمرین های فیزیوتراپی

41

9
        شکل 4‏‑2 : راه طراحی شده ( طرف چپ:تمارین غیرفعال،ایزوتونیک و فعال کمکی
طرف راست : تمارین ایزومتریک

47

10
    شکل ‏4‑3: کارایی کنترل کننده امپدانس سنتی طبق گشتاور در تمرین غیرفعال
48

11
    شکل ‏4‑4 : امپدانس ربات از دیدگاه مریض در تمرین غیرفعال
49

12
    شکل ‏4‑5 : گشتاور محاسبه شده به وسیله کنترل کننده واسه تمرین غیرفعال
49

13
    شکل ‏4‑6: کارایی کنترل کننده امپدانس سنتی طبق گشتاور در تمرین ایزومتریک

50

14
    شکل ‏4‑7: امپدانس ربات از دیدگاه مریض در تمرین ایزومتریک

50

15
    شکل ‏4‑8 : گشتاور محاسبه شده به وسیله کنترل کننده واسه تمرین ایزومتریک

51

16
    شکل ‏4‑9: کارایی کنترل کننده امپدانس سنتی طبق گشتاور در تمرین ایزوتونیک

52

17
    شکل ‏4‑10 : امپدانس ربات از دیدگاه مریض در تمرین ایزوتونیک

52

18
    شکل ‏4‑11 :گشتاور محاسبه شده به وسیله کنترل کننده واسه تمرین ایزوتونیک

53

19
    شکل ‏4‑12: کارایی کنترل کننده امپدانس سنتی طبق گشتاور در تمرین فعال کمکی
53

20
    شکل ‏4‑13 : امپدانس ربات از دیدگاه مریض در تمرین فعال کمکی
54

21
    شکل ‏4‑14 :گشتاور محاسبه شده به وسیله کنترل کننده واسه تمرین فعال کمکی
54

22
    شکل ‏5‑1 : بلوک دیاگرام کنترل کننده امپدانس طبق گشتاور 75

23
    شکل ‏5‑2: راه طراحی شده ( طرف چپ : تمارین غیرفعال، ایزوتونیک و فعال کمکی
طرف راست : تمارین ایزومتریک

76

24
    شکل ‏5‑3: مقایسه کارایی کنترل کننده مقاوم ارایه شده با روش غیر مقاوم با در نظر گرفتن نبود قطعیت ها در تمرین غیرفعال
76

25
    شکل ‏5‑4 : مقایسه خطای امپدانس کنترل کننده مقاوم ارایه شده با روش غیر مقاوم با در نظر گرفتن نبود قطعیت ها                           در تمرین غیرفعال
77

26
    شکل ‏5‑5 : مقایسه کارایی کنترل کننده مقاوم ارایه شده با روش غیر مقاوم با در نظر گرفتن نبود قطعیت ها                                       در تمرین ایزومتریک

78

27
    شکل ‏5‑6 : مقایسه خطای امپدانس کنترل کننده مقاوم ارایه شده با روش غیر مقاوم با در نظر گرفتن نبود قطعیت ها                            در تمرین ایزومتریک

78

28
    شکل ‏5‑7 : مقایسه کارایی کنترل کننده مقاوم ارایه شده با روش غیر مقاوم با در نظر گرفتن نبود قطعیت ها                                      در تمرین ایزوتونیک

79

29
    شکل ‏5‑8 : مقایسه خطای امپدانس کنترل کننده مقاوم ارایه شده با روش غیر مقاوم با در نظر گرفتن نبود قطعیت ها                            در تمرین ایزوتونیک

80

30
    شکل ‏5‑9 : نمودار بالا  مقایسه کارایی و نمودار پایین مقایسه امپدانس دیده شده از طرف مریض بین روش مقاوم ارایه شده                     با روش غیر مقاوم با در نظر گرفتن نبود قطعیت ها 81

31
    شکل ‏5‑10 : ولتاژ موتور واسه همه حرکت ها  با استفاده از کنترل کننده ارایه شده 81

32
    شکل ‏5‑11 :  جریان موتور واسه همه حرکت ها با استفاده از کنترل کننده ارایه شده 82

33
    شکل ‏6‑1 : توابع عضویت ورودی(قسمت بالا) و توابع عضویت خروجی (قسمت پایین) 91

34
    شکل ‏6‑2: بلوک دیاگرام کنترل کننده هوشمند مقاوم امپدانس طبق ولتاژ 95

35
    شکل ‏6‑3: مقایسه کارایی کنترل کننده امپدانس طبق ولتاژ با ضرایب ثابت و کنترل کننده امپدانس طبق ولتاژ                                       با ضرایب 2متغیر
96

36
    شکل ‏6‑4: مقایسه کارایی کنترل کننده امپدانس مقاوم طبق ولتاژ با ضرایب ثابت و کنترل کننده امپدانس                                            مقاوم هوشمند طبق ولتاژ 96

37
    شکل ‏6‑5 : مقایسه کنترل امپدانس طبق ولتاژ با ضرایب ثابت و کنترل امپدانس طبق ولتاژ با ضرایب متغیر                                      در ایجاد امپدانس مطلوب

97

38
    شکل ‏6‑6: مقایسه کارایی کنترل  امپدانس مقاوم طبق ولتاژ با ضرایب ثابت و امپدانس مقاوم هوشمند طبق ولتاژ                                       در ایجاد امپدانس مطلوب

97

39
    شکل 6‑7 : ولتاژ موتور واسه همه روش های کنترلی
98

40
  شکل6‑8 : جریان موتور واسه همه روش های کنترلی
98

 


 

فهرست جداول

صفحه عنوان ردیف
  جدول3-1 : مروری بر ریاتای تردمیل آموزش حرکت 1
  جدول3-2 : مروری بر ریاتای آموزش چیجوری بودن کف پا در حرکت 2
  جدول3-3 : مروری بر ریاتای آموزش حرکت به وسیله ربات های سیار 3
  جدول3-4 : مروری بر ریاتای توان بخشی مچ پا (ثابت) 4
  جدول3-5 : مروری بر ریاتای توان بخشی مچ پا (متحرک) 5
  جدول 3-6: بررسی میزان احتیاج به اندازه گیری پارامترهای لازم واسه کنترل حرکت از دید فیزیوتراپ ها 6
  جدول 3-7: بررسی میزان احتیاج به اندازه گیری نیرو از دید فیزیوتراپ ها 7
  جدول 3-8 : اطلاعات مربوط به روند بهبود درمان 8
  جدول 3-9 : اطلاعات آزمایش مریض 9
  جدول 4-1 : مقادیر پارامترهای ربات و مریض واسه مثل سازی 10
  جدول 5-1 : مقادیر پارامترهای ربات و مریض واسه مثل سازی 11
  جدول6-2 :  قوانین فازی واسه سیستم های فازی 12
  جدول 1-1: مقادیر پارامترهای ربات و مریض واسه مثل سازی 13

 

فصل اول

 

مقدمه

 

1-1 مقدمه :

هدف از توان بخشی بازگرداندن توانایی فیزیکی،حسی و یا ذهنی بیماره که بر اثر عوامل جور واجور ممکنه از دست رفته باشه
بیماران بعد از مریضی هایی مثل فلج نخاعی، شکستگی، ناتوانی ماهیچه و عمل جراحی روی زانو واسه بازگرداندن توانایی حرکتی خود به توان بخشی احتیاج دارن
شمار افراد نیازمند به توان بخشی هر روزه در حال افزایشه و به شکل با هم تکنولوژی های مورد استفاده در توان بخشی هم در حال پیشرفته

قیدهای توان بخشی و تمرین های توان بخشی دو بخش اساسی در توان بخشی هستن
تمرین های توان بخشی  به عنوان یکی از بخش های اساسی در توان بخشی حساب می شن و هدف از این تمارین بازگرداندن مریض به همه  فعالیت های روزمره به شکل بدون عادی و بدون درده

واسه داشتن تمرین های موثر چند پارامتر خاص باید با ترتیب مشخص مورد توجه گرفته شه یعنی واسه بازگرداندن مریض به فعالیت های روزمره باید هر یک از این پارامترها به حالت قبل از مریضی در آیند

این پارامترها به ترتیب عبارتند از :

1
انعطاف پذیری و دامنه ی حرکت مفصل

2
ir/%d8%af%d8%a7%d9%86%d9%84%d9%88%d8%af-%d9%be%d8%a7%db%8c%d8%a7%d9%86-%d9%86%d8%a7%d9%85%d9%87-%d8%a7%d8%b1%d8%b4%d8%af%d8%a7%d8%b1%d8%a7%d8%a6%d9%87-%d9%85%d8%af%d9%84%db%8c-%d8%a8%d8%b1-%d9%be%d8%a7/” title=”منطق فازی”>منطق فازی واسه کنترل سرعت بود که از اولین استفادهای کنترل کنندهای هوشمند در این میدون بود

(5) LOKOMAT  هم به عنوان یکی از عادی ترین ربات ها در مورد توان بخشیه
این ربات در بیشتر مغازه های لوازم پزشکی هست
این ربات که یک ترد میل خودکار واسه آموزش راه رفتنه که از کنترل کننده ی هیبرید موقعیت-نیرو بهره می گیرد البته روی این ربات راه حل های جور واجور کنترلی تا کنون آزمایش شده

کلا ربات ها در توان بخشی رو می توان به 3 دسته تقسیم کرد

  • ربات واسه کمک به بیماران نیازمند در کارای روزمره
  • ربات واسه پشتیبانی توانایی حرکت
  • ربات واسه کمک به انجام تمرین های تکراری فیزیوتراپی

رقابت اساسی در خودکار کردن فیزیوتراپی  اینه که  وابستگی به نحوه انجام تمرین به وسیله کاربر ربات رو به کمترین مقدار ممکن برسونیم
این موضوع باعث شده که محققان در این رشته باید تشخیص دهند که ربات چه کاری باید در رفت و امد با حرکت های مریض از خود نشون بده تا به بیشترین میزان سلامتی واسه مریض رسید

روبرو شدن با این رقابت باعث می شه با دو سوال اساسی و مهم روبرو شیم :

  • تعیین وظایف حرکتی مناسب واسه مریض (حرکت مناسبی که مریض باید بکنه در رفت و امد با ربات چیه و فیدبکای لازم واسه بررسی کارکرد مریض کدامه)
  • تعیین الگوی نیروی مناسب وارد شده به مریض در طول حرکت( چه نیرویی باید ربات به مفصل مریض واسه انجام درست تمرین فیزیوتراپی وارد کنه)

مهندس رباتیک واسه جواب به این دو سوال با 2 مشکل روبرو شدن
اولین مشکل و مشکل یک مشکل علمیه و اون اینه که نبود قطعیت های زیادی در باره ی چیزی که ربات دقیقاً باید بکنه هست
این نبود قطعیت ها خود یک فرصت علمی مناسب واسه بحث و تبادل نظر در مورد فیزیوتراپی رباتیک در مجامع علمی دنیا ایجاد کرده

اما مشکل دوم در مقابل مهندس رباتیک یک مشکل تکنیکیه
این مشکل از آنجایی سرچشمه می گیرد که دستگاه های رباتیک در این میدون  معمولاً با درجات آزادی جور واجور ساخته می شن
روشنه که درجات آزادی بیشتر باعث انعطاف پذیری بیشتر ربات در رفت و امد با مریض و هم اینکه امکان انجام تمرین های جور واجور تره از طرف دیگه هم افزایش درجات آزادی باعث سنگین شدن ربات و پس مشکلات بیشتر در مورد ی حمل و نقل ربات که یک مشکل اساسیه و هم اینکه باعث زیاد شدن قیمت تموم شده ربات می شه پس مهندس رباتیک با یک انتخاب مهم روبروه

این دو سوال  باعث می شه که دو مسئله طراحی مکانیکی و کنترل ربات به عنوان مسایل بنیادی در این میدون اهمیت زیادی یابند

تا کنون روش­های مختلفی واسه کنترل این سیستم های رباتیک پیشنهاد شده
از آن دسته می توان به کنترل نیرو، کنترل موقعیت، کنترل هیبرید (2)، کنترل هوشمند (3) و کنترل امپدانس (6) اشاره کرد
مشکل کنترل نیرو- موقعیت اینه که کنترل توأم موقعیت و نیرو  قابل انجام نیس به خاطر همین کنترل امپدانس به عنوان مؤثرترین روش کنترل واسه ربات های توان بخشی شناخته می شه
ایده اصلی در کنترل امپدانس، اجرای رفتار دینامیکی از پیش تعیین شده واسه رباته
با این حال که ربات متأثر از محیط خارجی می باشه
از ویژگی های کنترل امپدانس می توان خیلی راحت و مقاوم بودن در مقابل نبود قطعیت پارامتری اشاره کرد

راه حل کنترل گشتاور، روش عادی در کنترل رباته
به دلیل وارد شدن معادلات دینامیکی ربات در کنترل بر مبنای گشتاور، قانون کنترل پیچیده می شه
هم اینکه در واقعیت ربات ها به وسیله محرک ها به حرکت در می آیند پس واسه کنترل ربات ها باید محرک های ربات کنترل شه
این دیدگاه باعث می شه تا مسئله کنترل ربات به مسئله کنترل محرکه ها تبدیل شه
محرکهای الکتریکی در ربات ها بسیار پرکاربردند و ورودی اون ها ولتاژ اعمالی بهش هاست
پس، ایده کنترل امپدانس بر مبنای راه حل ولتاژ در این پایان نامه مطرح می شه
کنترل بر مبنای ولتاژ باعث سادگی، دقت، سرعت در محاسبات و مقاوم تر بودن نسبت به نبود موقعیت می شه
جدا از اینکه این، معادلات الکتریکی موتور بسیار ساده تر از معادلات دینامیکی ربات هاست (7)

در این پروژه ما پس از مطالعه مراجع و فرموله کردن سیستم رباتیک به طراحی  و مثل سازی کنترل امپدانس با روش گشتاور و روش ولتاژ می پردازیم و این روش ها رو مقایسه می کنیم و در بخش دیگه پایداری سیستم کنترل هم بررسی می شه

[1]  Continues Passive Motion

[2] Scara

تعداد صفحه :103

قیمت : 14700 تومن

com/?checkout=3113″ method=”post” name=”frm_jahanpay3113″>

بی معطلی پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیره

و در جدا از اینکه فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شه

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail
com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارین می تونین مبلغ مورد نظر واسه هر فایل رو کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز رو به ایمیل ما ارسال کنین تا فایل رو از راه ایمیل دریافت کنین

***  *** ***

متن کامل در سایت sabzfile.com