research centers


Search results: Found 2

Listing 1 - 2 of 2
Sort by

Article
Modeling and Position Control of Human Lower Limb Rehabilitation Robot using Pneumatic Muscle Actuators
نمذجة وتصميم مسيطر مسار لروبوت أعادة تأهيل الأطراف البشرية السفلية باستعمال مشغل العضلة الهوائية

Authors: Mohammed Y. Hassan محمد يوسف حسن --- Shahad S. Ghintab شهد صبيح غنتاب
Journal: AL-MANSOUR JOURNAL مجلة المنصور ISSN: 18196489 Year: 2015 Issue: 23 Pages: 61-86
Publisher: Private Mansour college كلية المنصور الاهلية

Loading...
Loading...
Abstract

The aim of human lower limb rehabilitation robot is to regain the ability of motion and to strengthen the weak muscles. This paper proposes the design and modelling of four Degree Of Freedom (4-DOF) lower limb wearable rehabilitation robot. This robot is located in, hip, knee and ankle joints to enable the patient for motion and turn in both directions. The joints are actuated by Pneumatic Muscles Actuators (PMAs). The PMAs have very great potential in medical applications because the similarity to biological muscles. This work proposes the structure of the robot to eliminate the singularity problem that exists in the inertia matrix. Also, the effects of disturbance on the robot joints and frictions in robot joints and in PMAs are taken into consideration. The designed robot can be used for the right side leg of an elderly persons whose ages beyond 40th years old. Since the 4-DOF rehabilitation robot actuated by PMAs has high nonlinearity. An intelligent position controller to control each joint position is designed and simulated using two schemes; Mamdani PD-like fuzzy logic and Takagi-Sugeno-Kang (TSK)-PD-like Fuzzy logic to improve the time response specifications such as minimum overshoot, minimization of oscillation and disturbance rejection to track the desired medical trajectory. A comparison between the two schemes shows an enhancement in the results of the second type as compared with the first one.

الهدف من روبوتات أعادة التأهيل الخاصة بالأجزاء السفلية للأطراف البشرية هو أعادة القدرة علىالمشي وتقوية العضلات. يقدم البحث نمذجة وتصميم لروبوت مكون من أربع درجات من الحرية، اثنينمنها في مفصل الورك، وواحدة في مفصل الركبة والرابعة في مفصل الكاحل، يتم تحريك المفاصلباستعمال مشغلات العضلة الهوائية، إذ أن هذا النوع من المشغلات يعد الأفضل في التطبيقات الطبية؛نظراً لخواصه المشابهة للعضلات البشرية . يحل البحث مشكلة تمييز نهاية المحور بالنسبة لقاعدة محاورالروبوت عن طريق إضافة إزاحة. ويأخذ البحث بنظر الاعتبار الاحتكاك في المفاصل والمحركاتجميعها،والاضطرابات الخارجية المؤثرة في المفاصل. إذ إن الروبوت المقترح للساق الأيمن، يمكناستعماله من قبل الأشخاص فوق سن 04 سنة، وقد تم اعتماد أطوال وأوزان هذه الفئة العمرية في اثناءالتصميم.وعلى الرغم من اللاخطية العالية في التصميم، ألا انه تمت السيطرة على تتبع المسارات الطبيةعن طريق مسيطر منطق ضبابي ذكي متناسب متفاضل ومقارنة بين نوعين منه - Mamdani و TSK .وذلك لغرض تحقيق المواصفات المطلوبة مثل تقليل تجاوز المدخل وتقليل التذبذب و مقاومة الاضطراباتحيث أثبتت النتائج ان TSK نتائجه أفضل من النوع الثاني.


Article
Ant Colony Optimization Based Force-Position Control for Human Lower Limb Rehabilitation Robot
مسيطر قوة- موقع لروبوتات أعادة تأهيل الاطراف السفلية بأستخدام خوارزمية مستعمرة النمل

Authors: Mohammed Y. Hassan محمد يوسف حسن --- Shahad S. Ghintab شهد صبيح غنتاب
Journal: Al-Khwarizmi Engineering Journal مجلة الخوارزمي الهندسية ISSN: 18181171 23120789 Year: 2016 Volume: 12 Issue: 1 Pages: 61-72
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

The aim of human lower limb rehabilitation robot is to regain the ability of motion and to strengthen the weak muscles. This paper proposes the design of a force-position control for a four Degree Of Freedom (4-DOF) lower limb wearable rehabilitation robot. This robot consists of a hip, knee and ankle joints to enable the patient for motion and turn in both directions. The joints are actuated by Pneumatic Muscles Actuators (PMAs). The PMAs have very great potential in medical applications because the similarity to biological muscles. Force-Position control incorporating a Takagi-Sugeno-Kang- three- Proportional-Derivative like Fuzzy Logic (TSK-3-PD) Controllers for position control and three-Proportional (3-P) controllers for force control. They are designed and simulated to improve the desired joints position specifications such as minimum overshoot, minimum oscillation, minimum steady state error, and disturbance rejection during tracking the desired position medical trajectory. Ant Colony Optimization (ACO) is used to tune the gains of position and force parts of the Force-Position controllers to get the desired position trajectory according to the required specification. A comparison between the force-position controllers tuned manually and tuned by ACO shows an enhancement in the results of the second type as compared with the first one with an average of 39%.

الهدف من روبوتات أعادة التأهيل الخاصة بالأجزاء السفلية للأطراف البشرية هو أعادة القدرة على المشي وتقوية العضلات. ويقدم البحث تصميم مسيطر من نوع (قوة- موقع) لروبوت مكون من أربع درجات من الحرية، إثنتان منها في مفصل الورك، وثالثة في مفصل الركبة ورابعة في مفصل الكاحل، وهذه الدرجات من الحرية، كافية؛ لاعادة تأهيل المريض للمشي والدوران الى جهتي اليمين واليسار. إذ يتم تحريك المفاصل باستعمال مشغلات العضلة الهوائية، ويعد هذا النوع من المشغلات، الأفضل في التطبيقات الطبية؛ نظراً لخواصه المشابهة للعضلات البشرية. على الرغم من اللاخطية العالية في التصميم، إلا ان السيطرة على تتبع المسارات الطبية قد تمت عن طريق مسيطرات (قوة ـ موقع) مكون من ثلاثة مسيطرات للموقع من نوع ) منطق ضبابي ذكي متناسب ـ متفاضل PD –TSK( وثلاثة مسيطرات من نوع متناسب للقوة (3-) ، وذلك لغرض تحقيق المواصفات المطلوبة، كتقليل تجاوز المدخل، وتقليل التذبذب، وتقليل نسبة الخطأ في مواقع المسارات، فضلاً عن مقاومة الاضطرابات. اعتمد البحث خوارزمية مستعمرات النمل لكل من جزء الموقع وجزء القوة؛ لغرض تحسين المواصفات. أثبتت المقارنة بين نتائج المسيطر المنغم يدويا والمنغم بأستخدام خوارزمية مستعمرات النمل ان هناك تحسن في موقع المسار الطبي (بعدم تسليط الاضطرابات الخارجية ومع تسليطها) كمعدل بنسبة 39%.

Listing 1 - 2 of 2
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (2)


Language

Arabic and English (1)

English (1)


Year
From To Submit

2016 (1)

2015 (1)