جلسه دفاع سمینار دوم رساله دکتری (خانم لیلا السادات پزشکی)

موضوع: طراحی کنترل‌کننده هم‌یار-در صورت نیاز برای توانبخشی بالاتنه

ارائه دهنده: لیلا السادات پزشکی

اساتید راهنما: آقای دکتر مهدی کشمیری ،آقای دکتر حمید صادقیان

استاد مشاور: آقای دکتر سعید بهبهانی

اساتید داور: آقای دکتر محمد دانش، خانم دکتر مرضیه مجدراصیل، آقای دکتر علیرضا میرباقری

لینک ورود به جلسه: https://meet.google.com/knm-xrog-rbn

در تمرین‌های توانبخشی بیمارانی که توانایی نسبی در کنترل اندام آسیب‌دیده دارند، افزایش مشارکت فعال و کاهش مداخله ربات می‌تواند به بهبود اثربخشی درمان و ارتقاء انعطاف‌پذیری عصبی منجر شود. بر این اساس، در سال‌های اخیر کنترل‌کننده‌های «هم‌یار-در صورت نیاز» برای ربات‌های توانبخشی توسعه یافته‌اند. با توجه به گسترش کاربرد ربات‌ها در حوزه توانبخشی و تأکید بر نقش آن‌ها در بهبود فرآیند درمان، این پژوهش به طراحی و ارائه‌ی سیستم کنترلی نوین با قابلیت ایجاد ویژگی«هم‌یاری-در صورت نیاز» در ربات‌های توانبخشی مربوط به بالاتنه اختصاص یافته است. در این سیستم‌ها علاوه بر امکان وجود نامعینی در دینامیک ربات، با اضافه شدن بیمار به عنوان بخشی از سیستم با عملکرد نامعین و وجود نیروهای تعاملی متغیر بین انسان و ربات، طراحی سیستم کنترلی هوشمند پیچیدگی بیشتری دارد. بنابراین در طراحی کنترل‌کننده، عملکرد انسان شناسایی و ارزیابی شده و میزان مداخله ربات بر این اساس تنظیم گردیده‌است.  در این پژوهش با هدف ارائه کنترل‌کننده هم‌یار-درصورت نیاز، سطحی از هوشمندی با استفاده از سه رویکرد متفاوت در سیستم کنترلی اعمال شده است. در رویکرد اول، مسئله توانبخشی به کمک ربات در قالب یک بازی مجموع-غیرصفر با دو بازیکن مدل‌ شده و به این ترتیب یک الگوریتم کنترل بهینه تطبیقی ارائه گردیده‌است. این روش با استفاده از شبیه‌سازی و تست عملی مورد ارزیابی قرار گرفته‌است. در این بخش از پژوهش تست عملی با استفاده از ربات 7 درجه آزادی Franka Emika صورت گرفته‌است.  در رویکرد دوم و سوم، از الگوریتم شبکه عصبی تطبیقی برای توسعه سیستم کنترلی هم‌یار-درصورت نیاز در قالب مدل ادمیتانس متغیر، استفاده شده‌است. در این روش‌ها به منظور شناسایی بلادرنگ نقش اشتراکی انسان، یک شاخص عملکرد نوین بر اساس توان ورودی تعاملی، طراحی شده‌است، که در آن انسان به عنوان یک منبع پویا در انتقال انرژی مد نظر قرار می‌گیرد. تفاوت رویکرد دوم و سوم در نحوه‌ی مواجهه با مسئله‌ی ایمنی تعامل انسان و ربات است. به گونه‌ای که در رویکرد دوم، ازطریق ارائه یک روش اصلاح شده مخزن مجازی انرژی، شرایط غیرفعال بودن سیستم تبیین شده است. در حالی‌که در رویکرد سوم با هدف تضمین پایداری سیستم تعاملی، الگوریتم تطبیقی شبکه عصبی مبتنی بر روش لیاپانوف ارائه شده‌است. در این رویکرد، قوانین تطبیق طوری طراحی شده‌اند که پایداری سیستم و کرانداری وزن‌های شبکه عصبی در حضور تعاملات متغیر، تضمین شود. در رویکرد دوم و سوم، به منظور ارزیابی عملکرد سیستم، تست‌های عملی با استفاده از ربات 7 درجه آزادی Ufactroy XArm7  انجام شده‌است. لازم به ذکر است که در این پژوهش توانبخشی بالاتنه به کمک ربات‌های متصل در نقطه انتهایی مد نظر قرار گرفته‌است. در حالی که، این فرض هیچ‌گونه محدودیتی برای اعمال روش‌های کنترلی پیشنهادی برای انواع دیگر ربات‌های توانبخشی ایجاد نمی‌کند.

کلمات کلیدی : تعامل انسان و ربات، توانبخشی رباتیک، الگوریتم هم‌یار-در صورت نیاز، کنترل بهینه، کنترل تطبیقی.