كنترل امپدانس تطبيقي مقاوم بازوي ربات اسكارا با رويكرد تزريق سلولي رباتيكي

Robust Adaptive Impedance Control in Scara Robot Manipulator for Robotic Cell Injection

در سيستم تزريق سلولي كه شاخه‌اي نوين در علم پزشكي است، سلول زنده را بر روي صفحه دوّار سلولي چيده و با ابزار تزريق توسط سوزن ظريفي، ماده شيميايي را به سلول تزريق مي‌كنند. كنترل‌كننده به تنظيم ارتفاع، موقعيت و جهت صفحه دوّار، مي‌پردازد و ابزار تزريق بدون نياز به سيستم كنترلي، يك مسير معين را ردگيري مي‌كند. جابجايي صفحه دوّار به دليل حساسيت بالاي سلول، سبب آسيب يا مرگ تعدادي از سلول‌ها مي‌گردد. پيشنهاد اين مقاله به منظور افزايش ميزان موفقيت و كاهش آسيب به سلول، ثابت كردن صفحه سلولي و جايگزيني ربات اسكارا با ابزار تزريق مي‌باشد. در اين حالت صفحه سلولي هيچ حركتي ندارد و بازوي ربات، كنترل مي‌شود. ربات اسكارا، توانايي همزمان ردگيري موقعيت مطلوب و اعمال نيروي متغير با زمان، مناسب و بدون نويز را داراست. با مدل غيرخطي پيشنهادي محيط، پارامترهاي مدل سلول تزريقي را تخمين زده و به كمك روش بازگشتي كمترين مربعات خطا، بهينه مي‌گردد. تاكنون تمامي روش‌هاي سيستم تزريق سلولي، بر مبناي كنترل گشتاور بوده كه سيستم كنترلي به ديناميك ربات و سلول وابسته بود. در اين مقاله به اعمال كنترل امپدانس در حوزه ولتاژ پرداخته شده. اين روش كه به كنترل محركه‌هاي ربات مي‌پردازد، ساده‌تر است و به مدل ديناميكي پيچيده ربات و سلول تحت تزريق بستگي ندارد. طراحي كنترل‌كننده تطبيقي مقاوم در حضور اغتشاش خارجي و نامعيني‌هاي مدل محركه ربات است، تا بر اين چالش غلبه كند. تحليل پايداري نشان مي‌دهد كه؛ سيستم ربات پايدار است. نتايج شبيه‌سازي‌ها، بيانگر كارايي مطلوب طرح رباتيكي شدن سيستم تزريق سلولي پيشنهادي مي‌باشد.

Cell injection system in medicine used to inject the materials into the cells. The injection system consists of Injector and rotating plate. The controller sets height, position and orientation of the rotating plate. The proposal of this article is to replace SCARA robot injection tool and it included ability in desired position tracking and applied to time-varying force. In recent articles the control system applies to the rotating plate of Cells and this method can cause the damaging risk. The proposed method is fixed plate and to increase the success rate, the robot had been controlled. The parameters of environmental models are estimated by nonlinear proposed models and by using the recursive method, the minimum of squares errors will be optimal. The voltage strategy can control robot actuators. This method is simpler and free from the manipulator dynamics. In all recent studies, the impedance control is based on the torque control method and the proposed method of this article is applying the impedance control using voltage control. The robust adaptive impedance controller is designed in the presence of uncertainties. The simulation's results demonstrate desired performance of the proposed method