طراحي سيستم كنترلي بهينه و هوشمند براي يك روبات 3 درجه آزادي و كاربرد آن در توانبخشي اندام هاي پايين بيماران ناتوان حركتي

Design of an Optimized Intelligent Control Algorithm for Robotic Rehabilitation of Lower Limbs of Handicapped Patients using a 3-DOF Robot

توانبخشي يكي از رفتارهاي غير دارويي در نظام سلامت جامعه است و مفهوم كلي آن بازگرداندن توانايي­ ها به حداكثر استقلال مي­باشد. اين عمل معمولاً يك كار پرهزينه و نيازمند صبر و حوصله زيادي مي­باشد، از اين رو تمايل زيادي به استفاده از روبات­ ها در اين زمينه وجود دارد. از طرفي استفاده از روش­هاي كنترلي كارآ و هوشمند در زمينه توانبخشي روباتيكي، اين پروسه را براي بيماران معلول حركتي مفيدتر مي­گرداند. در اين مقاله، يك روش كنترلي هوشمند براي تبعيت از رفتار اندام سالم ارائه و بر روي يك روبات مسطح 3 درجه آزادي (3-DOF) پياده ­سازي مي­شود. سينماتيك معكوس روبات با استفاده از شبكه عصبي حل مي­شود و پارامترهاي كنترلي با استفاده از الگوريتم ژنتيك در طي پروسه توانبخشي بهينه ­سازي مي­ شوند(استراتژي هوشمند). در نهايت نتايج شبيه­ سازي­ ها با تعريف يك روش فيزيوتراپي ساده بر روي يك مسير مطلوب و با استفاده از نرم افزار مطلب ارائه مي­ شود.

The process of empowering the muscles in order to make them to a normal and common value is an expensive and prolonged work, in common available methods. Hence, it is clearly necessary that Mechatronic technologies should be used in this area. In this paper, an algorithm and an improved rule are presented for controlling a rehabilitation system of lower limbs which is implemented on a 3-Degree Of Freedom (DOF) planar robot. Estimation and optimization of control parameters will be done by artificial neural networks and genetic algorithms, respectively (intelligent strategy). Thereafter, the results of simulations are presented by defining a physiotherapy standard mode on a desired trajectory. MATLAB/SIMULINK is used for simulations. Finally, a comparative discussion between this strategy and common methods is devised.