پایان نامه کنترل امپدانس ربات توان‌بخش زانو

دانلود پایان نامه

دانشکده مهندسی مکانیک

 

پایان نامه کارشناسی ارشد مکاترونیک

کنترل امپدانس ربات توان‌بخش زانو

استاد راهنما:

دکتر محمد مهدی فاتح

 

شهریور  1392

فهرست مطالب

1-1 مقدمه. 13

۲-۱    تعریف توان‌بخشی. 18

۲-۲    اهمیت توان‌بخشی. 18

۲-3    مهم‌ترین اهداف توان‌بخشی. 19

۲-4   توان‌بخشی 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    حالت‌های بدن در حین تمرین. 27

۲-8     نتیجه گیری.. 28

3-1    مقدمه. 31

3-2    انواع ربات‌های توان‌بخشی. 32

3-3    مروری بر گذشته ربات‌های توان‌بخشی(Rehabilitation Robots) : 33

3-3-1    تردمیل های آموزش حرکت.. 34

3-3-2   آموزش چگونه 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    سیستم های ثابت.. 36

3-3-4-2    سیستم‌های متحرک.. 36

3-3-5    ربات‌های ثابت توان‌بخشی. 37

3-4   پارامتر های مهم در طراحی ربات.. 38

3-4-1   کنترل موقعیت ربات.. 38

3-4-2   کنترل نیروی اعمالی به بیمار 38

3-4-3   ذخیره اطلاعات بیمار 39

3-5-3    حالت‌های بدن در حین تمرین. 40

4-1   مقدمه. 42

4-2   روش کنترل امپدانس بر پایه گشتاور 43

4-2-1   معادلات دینامیکی. 43

4-2-2   کنترل امپدانس… 44

4-2-3    شبیه 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 بر پایه ولتاژ 53

4-3-1   معادلات دینامیکی. 53

4-3-2   کنترل امپدانس… 55

4-3-3   شبیه 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   شبیه 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   شبیه 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 مختلف از نقطه نظر افراد نیازمند به توان بخشی. 192.        شکل 2-2: حرکت extension/flexion  زانو………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 28

3.        شکل ‏2‑3 : حرکتAdduction/Abduction  زانو…………………………………………………………………………………………………………………………………………. 28.

4.        شکل ‏2‑4: میزان اثرگذاری حالت بدن در تمرین‌های فیزیوتراپی…………………………………………………………………………………………………………………… 30 ..

5.        شکل ‏3‑1 : بررسی میزان توجه جوامع علمی به ربات‌های توان‌بخشی. 30

6.        شکل ‏3‑2 :تقسیم بندی ربات‌های توان‌بخشی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34.

7.        شکل ‏3‑3 :ربات‌های توان‌بخشی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………36.

8.        شکل ‏3‑4 : میزان اثرگذاری حالت بدن در تمرین‌های فیزیوتراپی…………………………………………………………………………………………………………………. 41

9.        شکل 4‏‑2 : مسیر طراحی شده ( سمت چپ:تمارین غیرفعال،ایزوتونیک و فعال کمکی.سمت راست : تمارین ایزومتریک.. 47

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

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

12.    شکل ‏4‑5 : گشتاور محاسبه شده توسط کنترل کننده برای تمرین غیرفعال. 49

13.    شکل ‏4‑6: کارایی کنترل کننده امپدانس سنتی بر پایه گشتاور در تمرین ایزومتریک.. 50

14.    شکل ‏4‑7: امپدانس ربات از دیدگاه بیمار در تمرین ایزومتریک.. 50

15.    شکل ‏4‑8 : گشتاور محاسبه شده توسط کنترل کننده برای تمرین ایزومتریک.. 51

16.    شکل ‏4‑9: کارایی کنترل کننده امپدانس سنتی بر پایه گشتاور در تمرین ایزوتونیک.. 52

17.    شکل ‏4‑10 : امپدانس ربات از دیدگاه بیمار در تمرین ایزوتونیک.. 52

18.    شکل ‏4‑11 :گشتاور محاسبه شده توسط کنترل کننده برای تمرین ایزوتونیک.. 53

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

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

21.    شکل ‏4‑14 :گشتاور محاسبه شده توسط کنترل کننده برای تمرین فعال کمکی. 54

22.    شکل ‏5‑1 : بلوک دیاگرام کنترل کننده امپدانس بر پایه گشتاور 75

23.    شکل ‏5‑2: مسیر طراحی شده ( سمت چپ : تمارین غیرفعال، ایزوتونیک و فعال کمکی.سمت راست : تمارین ایزومتریک.. 76

24.    شکل ‏5‑3: مقایسه کارایی کنترل کننده مقاوم ارایه شده با روش غیر مقاوم با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌ها در تمرین غیرفعال. 76

25.    شکل ‏5‑4 : مقایسه خطای امپدانس کنترل کننده مقاوم ارایه شده با روش غیر مقاوم با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌ها                           در تمرین غیرفعال. 77

26.    شکل ‏5‑5 : مقایسه کارایی کنترل کننده مقاوم ارایه شده با روش غیر مقاوم با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌ها                                       در تمرین ایزومتریک.. 78

27.    شکل ‏5‑6 : مقایسه خطای امپدانس کنترل کننده مقاوم ارایه شده با روش غیر مقاوم با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌ها                            در تمرین ایزومتریک.. 78

28.    شکل ‏5‑7 : مقایسه کارایی کنترل کننده مقاوم ارایه شده با روش غیر مقاوم با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌ها                                      در تمرین ایزوتونیک.. 79

29.    شکل ‏5‑8 : مقایسه خطای امپدانس کنترل کننده مقاوم ارایه شده با روش غیر مقاوم با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌ها                            در تمرین ایزوتونیک.. 80

30.    شکل ‏5‑9 : نمودار بالا  مقایسه کارایی و نمودار پایین مقایسه امپدانس دیده شده از سمت بیمار بین روش مقاوم ارایه شده                     با روش غیر مقاوم با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌ها 81

31.    شکل ‏5‑10 : ولتاژ موتور برای تمامی حرکت‌ها  با استفاده از کنترل کننده ارایه شده 81

32.    شکل ‏5‑11 :  جریان موتور برای تمامی حرکت‌ها 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 بر پایه ولتاژ 95

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

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

37.    شکل ‏6‑5 : مقایسه کنترل امپدانس بر پایه ولتاژ با ضرایب ثابت و کنترل امپدانس بر پایه ولتاژ با ضرایب متغیر                                      در ایجاد امپدانس مطلوب.. 97

براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد