مدل تحليلي مسير حركت بندهاي انگشتان دست حين توانبخشي و طراحي كنترلر مود لغزشي براساس اين مدل

Analytical Model of Hand Phalanges Desired Trajectory for Rehabilitation and Design a Sliding Mode Controller Based on This Model

مدل سازي حركت قسمت هاي مختلف بدن در سال هاي اخير بسيار مورد مطالعه قرار گرفته است. الگوبرداري از حركات بدن مانند انگشتان دست، راهنماي مناسبي براي طراحي ربات هاي مختلف است. همچنين ناتواني هاي حركتي، يكي از بيمارهاي رايج است كه تاثير زيادي در كاهش كيفيت زندگي بيماران دارد. براي درمان پارگي تاندون انگشتان دست، توانبخشي بند به بند انگشتان لازم است كه اين توانبخشي نياز به تمرين مستمر و جداگانه هربند دارد. براي رسيدن به اين هدف و كنترل حركت بندها، مدل رياضي مسير مطلوب بندها نياز است. در اين مقاله يك مدل ربات توانبخشي جديد پوشيدني ارائه شده كه به كمك آن و يك سنسور زاويه سنج زاويه حركت هر بند اندازه گيري مي شود و به كمك برازش منحني، مدل رياضي حركت بندها به دست مي آيد. مدل به دست آمده نه تنها در ربات هاي توانبخشي بلكه در ساير كارهاي رباتيكي نيز قابل استفاده است. در بسياري از كارهاي مرتبط در اين زمينه تنها نمودار مسير مطلوب كشيده و نحوه دنبال كردن مسير بررسي مي شد، بنابراين براي بقيه كارها يافتن معادله مسير مطلوب دوباره بايد انجام مي شد. اما در اين كار فرمول مربوطه يافت شده است و اين موضوع مي تواند كمكي به كارهاي آتي باشد تا به راحتي از اين فرمول ها براي كار خود استفاده كنند. براي اطمينان از صحت و كارآيي مسير به دست آمده پياده سازي آن در يك سيستم كنترلي انجام شد. براي كنترل اين سيستم با توجه به حركات مطلوب، كنترلر مود لغزشي مناسبي طراحي شد و نتايج كنترل سيستم و دنبال كردن مسير با اين كنترلر به دست آمد.

Modeling the movement of different parts of the body has been studied a lot in recent years. Body movement models such as fingers movements are good guides for designing different robots. Also, motion disability is one of the common diseases that have a great impact on patients’ life quality. To treat the rupture of finger tendon, individual rehearsal rehabilitation exercises for each phalanx is required. In order to achieve this aim and take control of each phalanx movement, the mathematical model of the desired trajectory for each joint is necessary. The angle of each joint is measured with the help of a gyro sensor installed on a novel wearable rehabilitation robot proposed in this paper. The mathematical models of the phalanges motions are obtained by curve fitting. The model is applicable not only in the rehabilitation robots but also in the other robotic works. In most of the works in this area, the desired trajectory diagram was drawn and tracking of the trajectory was investigated. Thus, the desired trajectory formula should be fined for the other works. But in this work, the corresponding formula was found and it can help other researchers to easily use of these formulas for their work. To ensure the accuracy and efficiency of the calculated trajectories, the trajectories are implemented in a control system. In order to control this system, a suitable sliding mode controller was designed and the results of system controlling and trajectory tracking using this controller was obtained.