طراحی، مدلسازی و کنترل مسیر بهینه ی ربات توانبخشی مچ دست برپایه پلتفرم استوارت

Abstract

در این پژوهش، یک کاربرد جدید از پلتفرم موازی استوارت برای توانبخشی مچ دست توسعه داده شده است. ربات استوارت مانند سایر ربات‌های موازی فضای کاری و قابلیت حمل بار مناسبی دارد. لذا در این مقاله مدل ربات به منظور استفاده در توانبخشی مچ اصلاح شده و کنترل موقعیت است. مدل‌سازی کامل ربات، شامل محاسبه سینماتیک مستقیم و معکوس انجام شد؛ در هر دو حالت سینماتیک مستقیم و معکوس، از ماتریس ژاکوبین برای محاسبه‌ی سرعت‌های‌ ربات استفاده شده است. پس از آن، معادلات دینامیکی ربات با استفاده از روش کار مجازی استخراج شد. در ادامه، به منظور حفظ مچ بیمار بر روی مسیر صحیح توانبخشی , با استفاده از دینامیک معکوس ربات، یک کنترلر CTM طراحی شد. برای انجام ایمن توانبخشی مچ دست یک مسیر بهینه استخراج شده تا کمترین ضربه را به مچ بیمار اعمال کند و این مسیر توسط کنترلر طراحی شده محقق گردیده است. به کمک شبیه‌سازی در نرم افزار MATLAB کارایی ربات طراحی شده نشان داده شده است. صحه سنجی مدل توسط مقایسه با داده‌های موجود در مقالات معتبر علمی صورت پذیرفته و کارایی کنترلر از مقایسه مختصه‌های تعمیم یافته واقعی و مورد انتظار، اثبات شده است. طی مدلسازی و شبیه‌سازی های صورت گرفته شده مشخص شد که این ربات با مدل و کنترلر طراحی شده‌ی آن برای استفاده به منظور توانبخشی اتوماتیک مناسب و ارجح می‌باشد.