research centers


Search results: Found 4

Listing 1 - 4 of 4
Sort by

Article
Design and Implementation of Rehabilitation Robot for Human Arm Movements †

Authors: Mr. Zeyad A. Karam2 --- Dr. Mohammed Y. Hassan1
Journal: IRAQI JOURNAL OF COMPUTERS,COMMUNICATION AND CONTROL & SYSTEMS ENGINEERING المجلة العراقية لهندسة الحاسبات والاتصالات والسيطرة والنظم ISSN: 18119212 Year: 2015 Volume: 15 Issue: 2 Pages: 24-33
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Loading...
Loading...
Abstract

Abstract –Physical disabilities such as full or partial loss of function in the shoulder and elbow are a common impairment in the elderly and a secondary effect due to strokes, trauma, sports and injuries. Rehabilitation programs are the main method to promote functional recovery in these subjects. This work focuses on designing and implementing a 3 DoF's non-wearable, light weight rehabilitation robot for rehabilitee the human arm that can be used in hospitals or homes. This robot structure eliminates arm singularity problem of the end effecter with respect to the robot base by adding an offset link. The design includes an adjustable mechanism standing on a seat for robot base and links to be adaptable for all body sizes and to align for all human arm lengths. Intelligent PD-like Fuzzy Logic position controllers (FLCs) are designed for joints of the 3 DoF's robot to follow the desired medical trajectories during limited time with minimum overshoot and minimum oscillations in position response. These controllers are implemented using MATLAB Simulink. The controllers control the rehabilitation robot using Data Acquisition Card, (Advantech PCI-1712) that generates and reads the required digital and analog signals for robot. The experimental results are acceptable in terms of the practical application.


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%.


Article
Modeling and Force-Position Controller Design of Rehabilitation Robot for Human Arm Movements
نمذجة وتصميم مسيطر قوة ومسارلروبوت إعادة التأهيل الطبي لحركات الذراع البشرية

Authors: Mohammed Y. Hassan --- Zeyad A. Karam
Journal: Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا ISSN: 16816900 24120758 Year: 2014 Volume: 32 Issue: 8 Part (A) Engineering Pages: 2079-2095
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Loading...
Loading...
Abstract

Physical disabilities such as full or partial loss of function in the shoulder, elbow or wrist is a common impairment in the elderly, and can also be a secondary effect due to strokes, trauma, sports injuries, and occupational injuries. Rehabilitation programs are the main method to promote functional recovery in these subjects. This work focuses on designing and nonlinear modeling of 3DOF non-wearable rehabilitation robot for rehabilitee the upper limbs in human body. The structure of this robot will eliminate singularity problem by depending on articulated configuration through adding shoulder offset to the robot base. The nonlinear modeling of a rehabilitation robot including kinematic and dynamic models is done for three degrees of freedom, with the effect of friction term in robot actuator. Three Intelligent Force-Position controllers, PD-like Fuzzy logic controllers are designed for position control and P controllers for force control, for moving the shoulder and elbow joints of the rehabilitation robot at desired trajectories. These controllers were tuned in order to make the robot end effecter tracking the desired medical trajectories in a specific time with minimum overshoot, minimum settling time and minimum steady state error. Each controller is tested by applying different trajectories with the application of external disturbances on the robot body. A comparison between the proposed intelligent controllers and conventional PD Force-Position controllers shows superior of the intelligent type of controller to make the end effecter follow the desired trajectory compared with the use of conventional controllers.

الإعاقات الجسدية مثل الفقدان الكامل أو الجزئي لوظيفة من الوظائف في الكتف أو الكوع أو الرسغ هو ضعف شائع في كبار السن، ويمكن أيضا أن يكون لها تأثير ثانوي بسبب الجلطات الدماغيةوالصدمات النفسية والإصابات الرياضية . إن برامج التأهيل الطبي هي الوسيلة الرئيسية لإعادة فعالية الحركة للاطراف المصابة بالضعف الحركي.يركز هذا العمل على تصميم روبوت طبي يتكون من ثلاث مفاصل يستخدم لإعادة تأهيل الاطراف العليا للجسم البشري (الذراع). حيث أن هيكل هذا الروبوت صمم لحل مشكلة تمييز نهاية المحوربالنسبة للقاعدة بالاعتماد على الروبوت المفصلي التكوين, وذلك من خلال إضافة كتف (ازاحة) إلى القاعدة . وضعت نماذج رياضية غير خطية لهيكل روبوت إعادة التأهيل متمثلة بنموذج الحركة الديناميكية ثلاثي المفاصل.وقد اخذت مشكلة الاحتكاك الموجودة في علبة ترووس محركات المفاصل الكهربائية في التمثيل الرياضي لغرض السيطرة عليها . وصممت مسيطرات قوة وموقع تتضمن مسيطر منطق ضبابي ذكيمتناسب- متفاضل لكل محور للتحكم بمساره حسب المسار الطبي المطلوب ومسيطر متناسب- متفاضل للقوة . واختبرتالمسيطراتالمصممة الثلاثة من خلال تطبيق مسارات طبية مختلفة مع وجود الاضطرابات الخارجية على جسم الروبوت. وقورنت نتائج المسيطر المقترح مع مسيطرتقليدي وقد ظهر ان شبه الخطاء في استقرار الحالة في اتباع المسارات من قبل الروبوت قد قلتمقارنة مع أستخدام المسيطر التقليدي وكما هو موضح في نتائج البحث.


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.

Listing 1 - 4 of 4
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (4)


Language

English (3)

Arabic and English (1)


Year
From To Submit

2016 (1)

2015 (2)

2014 (1)