طراحي كنترل كننده هوشمند جهت بهبود عملكرد منيپولاتور ربات توانبخشي

Intelligent Controller Designed To Improve The Performance Of The Robot Manipulator Rehabilitation

در اين تحقيق يك مدل منيپولاتور سه درجه آزادي به عنوان ابزاري جديد در زمينه توانبخشي بالاتنه، با هدف ايجاد بيشترين تطابق با عملكرد دست انسان جهت امور درمان و توانبخشي معرفي مي شود. استفاده از كنترل كننده مد لغزشي با تعريف سطح لغزش به صورت فازي جهت دستيابي به دقت و توان كنترلي مطلوب و استفاده از فيدبك خروجي با همگرايي به سمت سطح لغزش فازي در هنگام مواجه با عدم قطعيت ها و كاربري هاي متفاوت و همچنين اغتشاشات خارجي، پايداري سيستم را تضمين مي كند. از مشكلات اساسي در كنترل مد لغزشي، نوسانات ناخواسته در اطراف سطح لغزش يا چترينگ مي باشد، منطق فازي براي ايجاد لايه مرزي متغير غير خطي در همسايگي سطح لغزش جهت مقابله با پديده چترينگ و با حفظ هرچه بيشتر دقت استفاده مي گردد، جهت بررسي پايداري سيستم، سيگنال عدم قطعيت و نويز خارجي به سيستم اضافه مي گردد. موقعيت حركت لينك هاي ربات توسط كنترل كننده رديابي گشته و گشتاور كنترلي مناسب جهت حركت با توجه به موقعيت مطلوب مرجع به ديناميك سيستم اعمال مي گردد، همچنين در بلوك سينماتيك موقعيت عملگر نهايي مورد بررسي قرار مي گيرد. نتايج شبيه سازي نشان مي دهد سيگنال موقعيت خروجي به درستي سيگنال موقعيت مرجع را در هر سه لينك رديابي كرده و سرعت عملكردي مناسبي با حفظ دقت را دارا مي باشد، همچنين بررسي موقعيت عملگر نهايي نشان مي دهد كه سيستم نقاط مطلوب مورد نظر در فضاي سه بعدي را رديابي كرده است، توان مصرفي ربات با رفع پديده چترينگ و كاهش گشتاور مورد نياز كاهش مي يابد و ايمني ذاتي ربات را افزايش مي دهد، همچنين در برابر اعمال نويز و عدم قطعيت ها به ورودي دقت و پايداري بسيار مناسبي از خود نشان مي دهد.

In this study, model Manipulator three degrees of freedom as a new instrument in rehabilitation with the aim of having the highest correlation with the performance of the human elbow is introduced. Using a slider mode controller by defining the slip surface in a fuzzy way to achieve the desired control accuracy and efficiency, and using output feedback with convergence to the fuzzy slip surface when the system encountered with uncertainties and different uses, as well as external disturbances, the system stability will be Guaranteed. One of the basic problems in controlling slippery mode is unwanted fluctuations around the slip or chattering surface. Fuzzy logic is used to create a nonlinear variable boundary layer on adjacent sliding surfaces to counteract the chattering phenomenon and with the highest possible accuracy. To check the stability of system, the uncertainty signal and external noise are added to the system. The position of the motion of the links of the robot is detected by the controller and the appropriate torque for moving is applied according to the optimal reference position to the system dynamics, also in the kinematic block, the position of the final operator is investigated. The simulation results indicate that the output signal correctly detects the position of the reference signal in all three links and has a proper operating speed with accuracy. Also the investigation of the position of the final operator shows that the system tracks the desired points in the three dimensional space, the robots power consumption is reduced by eliminating the chattering phenomenon and reducing the required torque and increasing the safety of the robots inherent safety, as well as against the noises and uncertainties give the input with a very good accuracy and stability.