مقاله کنترل کننده پذیرش تکمیل شده با اجتناب از تکینگی در زمان واقعی برای ربات های موازی توانبخشی

چکیده

Rehabilitation tasks demand robust and accurate trajectory-tracking performance, mainly achieved with parallel robots. In this field, limiting the value of the force exerted on the patient is crucial, especially when an injured limb is involved. In human-robot interaction studies, the admittance controller modifies the location of the robot according to the user efforts driving the end-effector to an arbitrary location within the workspace. However, a parallel robot has singularities within the workspace, making implementing a conventional admittance controller unsafe. Thus, this study proposes an admittance controller that overcomes the limitations of singular configurations by using a real-time singularity avoidance algorithm. The singularity avoidance algorithm modifies the original trajectory based on the actual location of the parallel robot. The complemented admittance controller is applied to a 4 degrees of freedom parallel robot for knee rehabilitation. In this case, the actual location is measured by a 3D tracking system because the location calculated by the forward kinematics is inaccurate in the vicinity of a singularity. The experimental results verify the effectiveness of the proposed admittance controller for safe knee rehabilitation exercises

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

وظایف توانبخشی نیاز به عملکرد ردیابی مسیر قوی و دقیق ، که عمدتا با روبات های موازی حاصل می شود.در این زمینه ، محدود کردن مقدار نیروی اعمال شده بر روی بیمار بسیار مهم است ، به خصوص هنگامی که اندام آسیب دیده درگیر است.در مطالعات تعامل انسان-ربات ، کنترل کننده پذیرش محل ربات را با توجه به تلاش های کاربر هدایت می کند که اثر نهایی را به یک مکان دلخواه در فضای کاری هدایت می کند.با این حال ، یک ربات موازی دارای تکین هایی در فضای کاری است و اجرای یک کنترل کننده پذیرش معمولی را ناامن می کند.بنابراین ، این مطالعه یک کنترل کننده پذیرش را پیشنهاد می کند که با استفاده از یک الگوریتم اجتناب از تکین در زمان واقعی ، محدودیت های تنظیمات مفرد را غلبه می کند.الگوریتم اجتناب از تکینگی مسیر اصلی را بر اساس موقعیت واقعی ربات موازی اصلاح می کند.کنترل کننده پذیرش تکمیل شده برای یک ربات موازی 4 درجه آزادی برای توانبخشی زانو اعمال می شود.در این حالت ، مکان واقعی توسط یک سیستم ردیابی سه بعدی اندازه گیری می شود زیرا مکان محاسبه شده توسط سینماتیک رو به جلو در مجاورت یک تکینگی نادرست است.نتایج تجربی اثربخشی کنترل کننده پذیرش پیشنهادی برای تمرینات توانبخشی زانو را تأیید می کند