دانشجو: آقای فکوری سنگاچینی محمدحسین
استاد راهنما: دکتر علی کیماسی خلجی
زمان: دوشنبه ۳۱ شهریور ماه ۱۴۰۴ ساعت: ۰۹:۳۰
مکان: دانشکده فنی و مهندسی کلاس ۲۰۳
چکیده:پژوهش حاضر به طراحی، مدلسازی و کنترل یک ربات توانبخشی کابلی برای اندام تحتانی انسان میپردازد. توانبخشی حرکتی پس از سکته مغزی، آسیب نخاعی و بیماریهای عصبی–عضلانی یکی از چالشهای اصلی در بازیابی توان بیمار است. روشهای سنتی درمانی، اگرچه مؤثرند، اما به نیروی انسانی بیشتر و هزینهی بالاتر نیاز دارند. در این میان، رباتهای کابلی به دلیل کمتر بودن اینرسی در آنها، فراهمکردن فضای مورد نیاز و هزینهی ساخت و نگهداری کمتر، گزینهای قابل توجه برای جایگزینی یا تکمیل روشهای مرسوم محسوب میشوند.
در این پژوهش ابتدا یک مدل دوبعدی از اندام تحتانی شامل سه درجه آزادی (لگن، زانو، مچ) و چهار کابل توسعه داده شد و سپس برای رفع محدودیتهای حرکتی، مدل به حالت سهبعدی با افزودن یک درجه آزادی اضافی در مفصل ران گسترش یافت. بدین ترتیب، امکان بازسازی حرکات ابداکشن–اداکشن و شبیهسازی واقعیتر الگوی راهرفتن فراهم شد. مدلسازی دینامیکی با استفاده از روش لاگرانژ انجام گرفت و معادلات حرکت در قالب ماتریس جرم، نیروهای کوریولیس و گرانش استخراج گردید. همچنین معادلات انتقال نیرو از فضای کابل به فضای مفصل فرمولبندی شد.
در بخش کنترلی، دو رویکرد مورد ارزیابی قرار گرفت: کنترل گشتاور محاسبهشده (CTC) و یادگیری تقویتی عمیق (DDPG). کنترل CTC امکان ردیابی دقیق مسیر را در شرایط مدلسازی ایدهآل فراهم ساخت، اما نسبت به عدمقطعیتها حساس بود. در مقابل، روش DDPG با یادگیری سیاستهای بهینه از طریق تعامل با محیط، توانست پایداری بیشتری در مواجهه با اغتشاشها و محدودیتهای کشش مثبت کابل ارائه دهد. مقایسه نتایج نشان داد که ترکیب رویکردهای مبتنی بر مدل و یادگیری تقویتی میتواند عملکرد بهینه تری برای رباتهای توانبخشی کابلی نسل آینده فراهم آورد.
|