Yapay diz eklemi için denetim ve test amaçlı mikrodenetleyici tabanlı donanım tasarımı
Microcontroller based hardware design for control and test of artifical knee joint
- Tez No: 270279
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ATİLA YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Yapay diz eklemleri doğal bir yürüyüşe yaklaştıkları ölçüde hastaya önemli bir rahatlık sağladıkları bir gerçektir. Günümüzde etkin yarı etkin ve pasif yapay diz eklemleri bu amaca hizmet etmektedirler. Ayrıca etkin ve yarı etkin diz eklemlerinde yürüyüş safhalarını dış etkenlere rağmen en iyi takip edebilmesi için geliştirilen denetim birimleri çok önemli bir rol üstlenmektedir. Denetim sistemleri değişken yol ve kullanıcı koşulları için gerekli uyumu gösterebilmeli ve bu değişime uygun ayarlamaları yapabilmelidir. Bu tür çalışmalarda Yapay Sinir Ağı tabanlı uyarlamalı denetim birimleri önemli bir alternatif olarak ortaya çıkmaktadır ancak bu eğitilen yordamların gömülü sistemlerde nasıl uygulanacağı ve ortaya çıkabilecek sorunlar üzerinde çalışma oldukça azdır. Bu çalışmada öncelikle yapay sinir ağlarının yazılım ve donanım beklentileri araştırılacak ve mikroişlemci üzerinde çevrimdışı elde edilen veri ve modeller sınanacaktır. Deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen eniyi yapay sinir ağı yapılarının sayısal sinyal işleyici donanımı ile gerçekleştirilmesi ve ürüne yönelik geliştirilecek gömülü sistemlerde kullanılması planlanmaktadır.Tezde sunulan bu amacın gerçekleştirilebilmesi için ilk aşamada benzetim çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Benzetim çalışmaları sonucunda ve elde edilen hata değerlerine göre farklı girişler için farklı yapay sinir ağları seçilmektedir. Ayrıca, uygulanan sinyallerin sahip olduğu gürültü, tasarlanan filtre ile kullanılabilir biçime dönüştürülmektedir. Elde edilen sistemlerin mikrodenetleyici uygulaması çalışmanın temelini oluşturur. Bu uygulamada çevrimdışı eğitilen sinir ağları yapıları mikrodenetleyici ile gerçekleştirilmiş ve değişken kullanıcı koşulları için donanım çerçevesinde denemeler yapılmıştır. Eğitilen ve mikrodenetleyici de gömülü öğrenen yapılar yürüyüş safhalarının ve diz açısının değişken koşullarda kestirilmesi için kullanılacaktır.
Özet (Çeviri)
Artificial knee prothesis clearly provide significant comfort as their performance get closer to natural human gait. At present, active, semi-active and passive knee prothesis are used to serve this purpose. Moreover, at walking phases of active and semi-active knee prothesis, control structures and strategies have an important role in the design for proper sound leg tracking under external disturbances. Thus, control systems to be considered must be adaptive in nature under various courses and user conditions and capable of adjust themselves. In similar studies, Artificial Neural Networks provide an important alternative, but there are only a few studies for the stage of implemention of such learning systems and their possible problems that might occur as some hardware limitations. In this thesis, the hardware and software expectations of artificial neural network are investigated in detail and off-line trained data and associated models are tested with respect to implementation expectations. Optimal Artificial Neural Network, which is determined from empirical studies, is implemented on Digital Signal Processor board and planned to be used on hardware at the final prototype of the artificial knee.In order to serve this requirement, the simulations about the proper network for estimation the gait phases are performed at the first step. From the simulations and the comparisons based on the error levels, various artificial neural networks are selected for intention recognition in hardware implementations. Also, noise observed on the accelerometer recordings used for input of the neural models is properly filtered and reconditioned for better performance. As the implementation of decided models is the basis of this thesis, the structures trained off-line before are implemented on microcontroller based board and some tests are carried out in different hardware conditions under some practical different user conditions. Those trained and embedded structures are aimed to be used in estimation of walking phases and knee angles under various conditions.
Benzer Tezler
- Manyetoreolojik (MR) silindirli yarı etkin diz eklemi ortezi tasarımı
Design of semi active knee joint orthosis with magnetorheological (MR) damper
ÇAĞRI AKALIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLA YILMAZ
- Simulink ortamında diz-eklem durum denklem ve sinir bulanık denetim benzetimleri
Simulations on knee joint state equation and neuro fuzzy control with Simulink
ŞEYMA DUMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ATİLA YILMAZ
- Farklı malzemeler için yenilikçi diz implantı tasarımı ve sonlu elemanlar yöntemi ile optimizasyonu
Innovative knee implant design for different materials and optimisation by finite element method
TURAN IBRAHIMOVA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN İYİBİLGİN
- Diz ortezi giymiş insan kas iskelet örneği üzerinde derin pekiştirmeli öğrenmeyle yürüme öğrenmesi
Learning to walk on a human musculoskeletal model wearing a knee orthosis via deep reinforcement learning
ÖMER KAYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜLYA YALÇIN
- Developıng of an engıneered multı-layer artıfıcıal menıscus usıng electrospun PLA (polylactıc acıd) fıber (alıgned and random) scaffold wıth hyaluronıc acıd hydrogel: Mechanıcal evaluatıon
Elektrospun PLA (polilaktik asit) lif (dizili ve dizili olmayan) iskeleti ile hiyalüronik asit hidrojel kullanarak mühendislikle geliştirilmiş çok katmanli yapay menisküsün geliştirilmesi: Mekanik değerlendirme
MOHAMMED MAHMOOD SALEH AL HAMMADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyoteknolojiBahçeşehir ÜniversitesiDoku Mühendisliği ve Rejeneratif Tıp Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. BİRCAN DİNÇ