Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Nghiên cứu điều khiển robot phục hồi chức năng chi dưới sử dụng cơ nhân tạo

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa "Nghiên cứu điều khiển robot phục hồi chức năng chi dưới sử dụng cơ nhân tạo" với mục tiêu nghiên cứu là robot hai bậc tự do BK-Gait bao gồm khớp hông và khớp gối. Robot sử dụng cơ cấu chấp hành là cơ nhân tạo khí nén có cấu hình đối ngẫu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Nghiên cứu điều khiển robot phục hồi chức năng chi dưới sử dụng cơ nhân tạo BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đinh Văn VươngNGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN ROBOT PHỤC HỒI CHỨC NĂNG CHI DƯỚI SỬ DỤNG CƠ NHÂN TẠONgành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóaMã số: 9520216 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội - 2024 Công trình được hoàn thành tại: Đại học Bách khoa Hà NộiNGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS Dương Minh Đức 2. TS Đào Quý Thịnh Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3:Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Đạihọc Bách khoa Hà Nội họp tại Đại học Bách khoa Hà NộiVào hồi..…giờ..….phút, ngày…….tháng……năm 2024Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:1. Thư viện Tạ Quang Bửu - ĐHBK Hà Nội2. Thư viện Quốc gia Việt Nam Mở đầu1. Sự cần thiết của đề tài Ngày nay, hệ thống robot phục hồi chức năng đang được nghiêncứu và phát triển trên toàn thế giới để thay thế dần các nhà vật lý trịliệu. Robot có thể hỗ trợ bệnh nhân một cách có hệ thống trong việcthực hiện các bài tập phục hồi chức năng đã được lập trình sẵn. Đồngthời, robot có thể hỗ trợ tập luyện lâu dài mà không gây mệt mỏi. Tuynhiên, do robot tương tác trực tiếp với con người nên an toàn luôn đượcưu tiên hàng đầu trong việc thiết kế và điều khiển robot phục hồi chứcnăng. Ngoài ra, các bộ truyền động của robot cũng phải được điềukhiển linh hoạt để bệnh nhân cảm thấy thoải mái nhất trong quá trìnhhuấn luyện và tránh gây thương tích cho bệnh nhân. Gần đây, hệ thốngphục hồi chức năng sử dụng cơ nhân tạo khí nén đã thu hút nhiều sựquan tâm của các nhà nghiên cứu do sự giống nhau giữa PAM và cơbắp của con người. PAM nhẹ và có tỷ lệ công suất trên trọng lượng caohơn các thiết bị truyền động cơ giới. Hơn nữa, PAM khá linh hoạt vàphù hợp với các robot tương tác với con người, chẳng hạn như robotphục hồi chức năng. Một số hệ thống nguyên mẫu của robot phục hồichức năng đã được phát triển tại các trung tâm nghiên cứu trên toàn thếgiới. Tuy nhiên, hầu hết các hệ thống trên vẫn đang trong giai đoạn pháttriển ban đầu. Tóm lại, tất cả các hệ thống robot phục hồi chức năng sửdụng cơ nhân tạo khí nén trong nước và quốc tế hiện mới chỉ ở dạngthử nghiệm và chưa được thương mại hóa. Vì vậy, tiềm năng nghiêncứu và phát triển là rất lớn. Xuất phát từ thực tế này, chúng tôi chọn đềtài “Nghiên cứu điều khiển robot phục hồi chức năng chi dưới sửdụng cơ nhân tạo”.2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu của luận án này là tập trung vào điều khiển robot phụchồi chức năng chi dưới.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu a. Đối tượng nghiên cứuMục tiêu nghiên cứu là robot hai bậc tự do BK-Gait bao gồm khớphông và khớp gối. Robot sử dụng cơ cấu chấp hành là cơ nhân tạo khínén có cấu hình đối ngẫu. 1 b. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu của luận án chỉ tập trung vào nghiên cứu điềukhiển robot phục hồi chức năng chi dưới. Do đó, đề tài nghiên cứuđược thực hiện dựa trên cơ sở lý thuyết và thực nghiệm: • Các thông số mô hình được thu thập dựa trên mô hình robot hai bậc tự do BK-Gait sử dụng cơ nhân tạo khí nén có cấu hình đối ngẫu. • Tất cả các phép đo, thuật toán điều khiển và kết quả thực nghiệm đều được thực hiện và kiểm chứng bằng thực nghiệm trên mô hình robot phục hồi chức năng chi dưới (BK-Gait) tại Đại học Bách khoa Hà Nội.4. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu là sự kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyếtvà kiểm chứng thực nghiệm. • Robot sẽ được thiết kế và mô phỏng bằng phần mềm để đảm bảo độ bền. Sau đó nó sẽ được chế tạo cho mục đích thử nghiệm. • Mô hình toán học với hai cơ có cấu hình đối kháng sẽ được xây dựng để mô tả các đặc tính động của hệ thống. Các tham số của mô hình sẽ được xác định thông qua dữ liệu đầu vào/đầu ra của hệ thống bằng thuật toán tối ưu hóa được triển khai trên Matlab/Simulink. • Các thuật toán điều khiển sẽ được áp dụng để xây dựng bộ điều khiển bám quỹ đạo và bộ điều khiển trở kháng cho mô hình cơ kép và Robot. Sau đó sẽ được lập trình trên các bộ điều khiển phù hợp như MyRio của National Instrument. Hiệu quả điều khiển sẽ được kiểm chứng thông qua kết quả thực nghiệm.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài a. Ý nghĩa khoa học: Ý nghĩa khoa học của luận án này là xây dựng các thuật toán điềukhiển vị trí và điều khiển trở kháng cho các bộ truyền động và Robot sửdụng bộ truyền động là cơ nhân tạo khí nén, phù hợp cho các ứng dụngphục hồi chức năng. 2 b. Ý nghĩa thực tiễn: Ý nghĩa thực tiễn của luận án ...