طراحی ساختار فازی کنترل میدان نیرو برای ربات توانبخشی پایین ‌تنه

در این مقاله هدف ارایه ساختار کنترلی هوشمند و قدرتمند برای کنترل ربات توانبخشی پایین‌تنه است. مورد توجه در این پژوهش حفظ ایمنی بیمار، توجه به مفهوم کمک به مقدار نیاز به‌منظور ارتقای کارآیی تمرین‌های رباتیک توانبخشی و هوشمندسازی رفتار کنترلر است. ساختار کنترلی پیشنهادی متشکل از کنترل میدان نیرو و استراتژی منطق فازی است. علاوه‌ بر این تمامی عوامل تاثیرگذار بر دینامیک سیستم از قبیل نیروی گرانشی، نیروی اصطکاک و گشتاور تعاملی بین ربات و انسان در مدل‌سازی آن لحاظ شده است. روش کنترلی میدان نیرو با ایجاد یک نوار مجازی حول مسیر حرکت راه رفتن، میدان نیرویی را ایجاد می‌کند که می‌تواند پای بیمار را تحت شرایط مورد نظر طراح، در راستای مسیر مرجع هدایت نماید. در این مقاله به‌منظور تحقق هدف کمک به مقدار نیاز، برای تامین آزادی عمل بیشتر بیمار، پارامترهای تعیین‌کننده کنترلر میدان نیرو به کمک کنترل فازی انتخاب می‌شوند. در این وضعیت الگوریتم فازی برای افزایش کیفیت رفتار ربات توانبخشی که با توجه به میزان توانایی بیمار تطبیق‌پذیر است پیشنهاد شد. در همین راستا ساختار کنترلی پیشنهادی روی سیستم دینامیکی ربات توانبخشی پایین ‌تنه پیاده‌سازی شده است. همچنین نتایج حاصل از شبیه‌سازی به‌خوبی نشان‌دهنده میزان کارآیی کنترلر در انجام هرچه با کیفیت‌تر فرآیند گام‌برداشتن بیمار است.

Fuzzy Force Field Control Design for Lower Limb Rehabilitation Robot

In this paper, an intelligent powerful control scheme is presented for a lowerlimb rehabilitation robot. The focus of this study is on maintaining patient safety, focusing on the concept of assist as needed to improve the efficacy of robotic rehabilitation exercises and intelligent controller behavior. The proposed control scheme is consists of force field control and fuzzy logic control. Gravity compensation, friction forces, and interaction torque have been considered to the dynamic model of the system. The force field control method creates a virtual wall along the desired trajectory in the sagittal plane that can guide the patient's gait. Force field control parameters are selected using the fuzzy logic control rules o improve the concept of assist as needed for the rehabilitation robot in order to make a freedom of action for the patient. Therefore, the fuzzy logic control algorithm was proposed to improve the behavioral quality of the rehabilitation robot depending on the patient's ability in the gait process. In this regard, the proposed control scheme has been implemented for the lowerlimb rehabilitation robot system. Simulation results show the efficiency of the proposed controller to improve the quality of motorized gait training.