research centers


Search results: Found 3

Listing 1 - 3 of 3
Sort by

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
Ant Colony Optimization Based Type-2 Fuzzy Force-Position Control for Backhoe Excavator Robot
مسیطر ضبابي قوة–موقع من نوع_ 2 للحفارة الروبوتیة باستخدام خوارزمیة مستعمرة النمل

Authors: Mohammed Y. Hassan محمد یوسف حسن --- Athraa Faraj Sugban عذراء فرج صكبان
Journal: AL-NAHRAIN JOURNAL FOR ENGINEERING SCIENCES مجلة النهرين للعلوم الهندسية ISSN: 25219154 / eISSN 25219162 Year: 2018 Volume: 21 Issue: 1 Pages: 1-11
Publisher: Al-Nahrain University جامعة النهرين

Loading...
Loading...
Abstract

This paper proposes the design and simulation of Interval Type-2 Fuzzy Logic Control using MATLAB/Simulink to control the position of the bucket of the backhoe excavator robot during digging operations. In order to reach accurate position responses with minimum overshoot and minimum steady state error, Ant Colony Optimization (ACO) algorithm is used to tune the gains of the position and force parts for the force-position controllers to obtain the best position responses. The joints are actuated by the electro-hydraulic actuators. The force-position control incorporating two-Mamdani type-Proportional-Derivative-Interval Type-2 Fuzzy Logic Controllers for position control and 3-Proportional-Derivative Controllers for force control. The nonlinearity and uncertainty in the model that inherit in the electro hydraulic actuator system are also studied. The nonlinearity includes oil leakage and frictions in the joints. The friction model is represented as a Modified LuGre friction model in actuators. The excavator robot joints are subjected to Coulomb, viscous and stribeck friction. The uncertainty is represented by the variation of bulk modulus. It can be shown from the results that the ACO obtain the best gains of the controllers which enhances the position responses within the range of (19, 23 %) compared with the controllers tuned manually.

الخلاصةیقدم ھذا البحث تصمیم المسیطر المضبب من نوع - 2 للسیطرة على موضع دلو الحفارة الروبوتیة خلال عملیات الحفر. للحصولعلى نتائج دقیقة في الموضع مع اقل نسبة خطأ. یتم استخدام خوارزمیة مستعمرة النمل بغیة التوصل إلى استجابات زمنیة موقع دقیق مع اقلنسبة خطأ وضبط معاملات وحدات التحكم (قوة-موقع) للحصول على استجابات زمنیة أفضل موقع. اذ یتم تحریك المفاصل بواسطة المنظومةعدد 2- متناسب – مشتق لمراقبة الموقع (Mamdani)- الكھربائیة الھیدرولیكیة. یتكون المسیطر (قوة-موقع) من مسیطر ضبابي نوع - 2وعدد 3- متناسب – مشتق للتحكم بالقوة. تم دراسة اللاخطیة وعدم الیقین في نموذج المنظومة الكھربائیة الھیدرولیكیة اللاخطیة لتشملفي الأسطوانات. وتتعرض المفاصل الى الاحتكاك من نوع (LuGre) تسرب الزیت والاحتكاكات في المفاصل. یتمثل نموذج الاحتكاك بنوع (stribeck-viscous -Coulomb).أظھرت النتائج أن استخدام تقنیة مستعمرة النمل تعطي أفضل معاملات ربح المسیطر وبالتالي .حصول تحسینات لوحدات التحكم في الموقع بالمقارنة مع وحدات تحكم ضبطھا یدویا داخل النطاق بنسبة (19-23)%


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.

Listing 1 - 3 of 3
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (3)


Language

English (2)

Arabic and English (1)


Year
From To Submit

2018 (1)

2016 (1)

2014 (1)