كنترل هوشمند بازوي رباتيك بر اساس داده هاي حركت بازوي انسان در حركت توانبخشي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

در چشم انداز صنعت مدرن و حوزه هاي توانبخشي، همكاري و تعامل انسان و ربات به يك ضرورت انكارناپذير تبديل شده است. با اين حال، يكي از بزرگ ترين موانع در تحقق تعامالت طبيعي و كارآمد، تأخير زماني ذاتي در سيستم است. اين تأخير كه از لحظه دريافت حركت انسان توسط حسگر تا اجراي فيزيكي آن توسط ربات رخ مي دهد، منجر به ناهماهنگي، كاهش دقت رديابي و از بين رفتن حس هم زماني در همكاري مي شود. هدف اصلي اين پايان نامه، طراحي، پياده سازي و ارزيابي يك سيستم هدايت هوشمند براي غلبه بر اين چالش است تا با پيش بيني قصد حركتي كاربر، يك تعامل بالدرنگ، روان و دقيق را ممكن سازد. راهكار پيشنهادي در اين پژوهش، بر پايه يك معماري يكپارچه سخت افزاري و نرم افزاري استوار است. در اين سيستم، موقعيت سه بعدي دست كاربر توسط دوربين عمق سنج با فركانس مناسب استخراج مي گردد. داده هاي خام پس از پيش پردازش و حذف نويز، به هسته اصلي سيستم يعني يك مدل پيش بين هوشمند ارسال مي شوند.اين مدل مبتني بر سيستم استنتاج فازي-عصبي تطبيقي ANFIS طراحي شده است كه با دريافت سري زماني موقعيت هاي گذشته و حال، موقعيت آتي دست كاربر را با دقت بااليي تخمين مي زند. در نهايت، فرمان حركتي پيش بيني شده از طريق يك كانال ارتباطي مشخص به كنترل كننده بازوي ربات ارسال شده و اجرا مي شود. براي اعتبارسنجي جامع عملكرد سيستم، يك فرآيند ارزيابي چندمرحله اي انجام شد. در گام نخست، مدل انفيس در محيط شبيه سازي متلب و در حضور يك تأخير مصنوعي ارزيابي شد. نتايج نشان داد كه اين مدل با موفقيت، خطاي رديابي را تا 89% نسبت به سيستمي كه فاقد پيش بيني است، كاهش مي دهد. در گام بعدي، پس از پياده سازي مدل بر روي سخت افزار واقعي، مجموعه اي از آزمايش هاي عملي انجام گرفت. اين آزمايش ها شامل رديابي مسيرهاي از پيش تعريف شده (براي ارزيابي خالص مدل) و رديابي بلادرنگ حركت دست انسان (براي ارزيابي كل سيستم در شرايط واقعي) بود. نتايج تجربي به طور پيوسته نشان داد كه سيستم مجهز به مدل پيش بين، خطاي موقعيت يابي را بسته به نوع حركت تا 45% كاهش مي دهد. در نهايت، اين پژوهش با موفقيت يك مدل تئوريً را به يك سيستم رباتيك كاملا عملياتي و كارآمد تبديل مي كند. دستاورد كليدي اين كار، ارائه يك راهكار جامع و اعتبارسنجي شده است كه نشان مي دهد پيش بيني هوشمند حركت، ابزاري قدرتمند براي جبران تأخير سيستماتيك و بهبود چشمگير كيفيت تعامل در سيستم هاي همكاري انسان و ربات محسوب مي شود و مسير را براي كاربردهاي صنعتي و توانبخشي پيشرفته هموارتر مي سازد.

237348

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان