Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1396
7
1
gregorian
2017
10
1
17
8
online
1
fulltext
fa
شناسایی و کنترل گشتاور عملگر سری الاستیک در ربات پوشیدنی اندام تحتانی
Identification and Torque Control of Series Elastic Actuator of Lower Limb Extremity Exoskeleton
امروزه رباتهای پوشیدنی بهعنوان یک ابزار کارآمد در تمرینات توانبخشی و کمک به بیماران کمتوان توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. یکی از اصلیترین ویژگیهای رباتهای پوشیدنی، تعامل نرم و سازگار با بیمار میباشد. استفاده از عملگرهای سری-الاستیک ضمن تحقق این ویژگی مهم، قابلیتهای دیگری نظیر اندازهگیری و کنترل گشتاور را نیز فراهم میکنند. روشهای کنترل گشتاور پیشین، عمدتا از یک حلقه داخلی موقعیت و یک حلقه بیرونی نیرو بهره میبرند. در این تحقیق ضمن استفاده از این دو حلقه تو در تو، دینامیک موتور و سیستم انتقال قدرت نیز در طراحی کنترلر استفاده شده است. در این مقاله ابتدا، پارامترهای فنر سری-الاستیک، عملگر و لینکهای ربات شناسایی شدهاند. بر این مبنا دو کنترلر گشتاور مدل-مبنا یکی بر مبنای فرمان سرعت و دیگری بر مبنای فرمان جریان طراحی و ارائه شده است. بر خلاف روشهای پیشین، کنترلرهای پیشنهادی برای هر دو حالت خروجی آزاد (امپدانس صفر) و خروجی قفل استخراج شده و آنالیز پایداری سیستم برای دو حالت ذکر شده بطور مجزا ارائه شده است. در نهایت نتایج مقایسهای تست تجربی بر روی ربات پوشیدنی دانشگاه صنعتی شریف ارائه شده است. نتایج تست تجربی این دو کنترلر نشان میدهد، دقت ردیابی گشتاور بر مبنای جریان و سرعت به ترتیب برابر 1.2 به 0.2 نیوتن متر میباشد.
Nowadays the exoskeleton, known as a useful device in robotic rehabilitation and elderly assistance, has been attracted the attention of many researches. One of the most important feathers of the exoskeleton robots are the compliant interaction with patient. The Series Elastic Actuators (SEA) not only interact with human compliantly but also provide several advantaged such as torque measurement and torque control. The pervious researches have used an inner position loop and an outer force loop. In this paper, the motor and power transmission model is also integrated in the controller design. In this paper, the parameters of the SEA, motor and links are identified firstly. Then, two model-based torque control is designed and introduced based on the velocity and current commands. In contrast to previous researched, the controller is proposed for the locked and free condition and the Lyapunov stability analysis is presented. Finally, the experimental validation test on the Sharif lower limb exoskeleton is presented for these controller. The experimental results of the controller show that the accuracy of torque control based on the current and velocity is 1.2 and 0.2 N.m, respectively.
کنترل گشتاور,عملگر سری الاستیک,اگزواسکلتون,شناسایی سیستم
Torque Control,Series Elastic Actuator,Exoskeleton,System identification
1
8
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-27200-1&slc_lang=fa&sid=15
Ali
Taherifar
علی
طاهری فر
100319475328460068513
100319475328460068513
No
Department of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
گروه طراحی کاربردی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
Gholamreza
Vossoughi
غلامرضا
وثوقی
100319475328460068512
100319475328460068512
Yes
Department of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
گروه طراحی کاربردی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
Ali
Selk Ghafari
علی
سلک غفاری
100319475328460068526
100319475328460068526
No
Sharif University of Technology
گروه طراحی کاربردی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران