Design and control of an active ankle-foot orthosis
Bir aktif ayak-bilek ortezi tasarımı ve kontrolü
- Tez No: 503320
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. EVREN SAMUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Aktif ayak-bilek ortezleri; felç, multiple skleroz ve serebral palsi gibi rahatsızlıklara sahip hastaların dışarıdan bir kuvvet sağlanması suretiyle sağlıklı bir yürüyüş döngüsü elde etmeleri için kullanılır. Bu çalışmada, bir aktif ayak-bilek ortezi tasarımını ve istenmeyen bozucu etkileri azaltarak prototipin arzu edilen yürüyüş yörüngesini takip etmesini sağlayan bir adaptif geri adımlamalı kontrol sistemini öneriyoruz. Seri elastik eyleyici, kaldıraç mekanizması ve ortotik ayakkabıdan oluşan bir ortez prototipi geliştirildi. Prototipin iki serbestlik dereceli bir kütle-yay sistemi olarak matematiksel modellemesi yapıldı ve istenmeyen bozucu etkiler modellendi. Dışarıdan sağlanan kuvvet için bir adaptif geri adımlamalı kontrol algoritması tasarlandı. Ayrıca, tasarlanan algoritma geliştirilen ayak-bilek ortezinin kontrolü için gerçek zamanlı bir kontrol platformu kullanılarak gerçeklendi. Önerilen kontrol sistemi ile bir PID kontrolcünün yörünge takip performanslarının karşılaştırılması için simülasyonlar yapıldı. Son olarak, kullanılan prototipi değerlendirmek ve kontrol algoritmalarını karşılaştırmak için kullanıcı testlerini de içeren deneysel testler yapıldı. Sonuçlar sistemin tasarım gereksinimlerini karşıladığını ve önerilen kontrol sisteminin PID kontrolcüden yaklaşık iki kat daha iyi olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Active ankle-foot orthoses are used to assist patients suffering from stroke, multiple sclerosis, cerebral palsy etc. through providing an external force supply to track normal gait cycles. In this study, design of an active ankle-foot orthosis prototype, and an adaptive backstepping control algorithm for it to track desired gait trajectories while reducing the effects of unknown disturbances are proposed. A prototype of the orthosis, which is composed of a series elastic actuator, a lever mechanism and an orthotic shoe, is developed. The prototype is mathematically modeled as a two-degree-of-freedom mass-spring system and the unknown disturbances are modeled. The backstepping control law is designed for a force input supplied to the system. Additionally, the designed algorithm is implemented in a real-time operating system to control the developed ankle-foot orthosis prototype. Simulations are performed to compare the proposed control architecture and a PID controller in trajectory tracking of the prototype. Finally, experimental tests including user tests are conducted to evaluate the prototype in use and to compare the performances of the control algorithms. Results show that the overall system satisfies the design requirements, and proposed control architecture is about two times better than the PID controller.
Benzer Tezler
- Aktif ayak-ayak bileği ortezin tasarımı ve veri güdümlü öngörülü kontrolü
Design and data-driven predictive control of an active ankle-foot orthosis
OSMAN ÜLKİR
Doktora
Türkçe
2019
Mekatronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERKAN KAPLANOĞLU
- Development and control of lower limb active orthosis for athlete rehabilitation
Sporcu rehabilitasyonuna yönelik alt ekstremite aktif ortez geliştirilmesi ve kontrolü
MOHAMMED I. F. MANSOUR
Doktora
İngilizce
2023
Mekatronik MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA ÇAĞRİ KUTLU
- İnsan alt ekstremitesinin incelenmesi ve aktif dizüstü protezi tasarımı
The analysis of the human lower limb structure and the design of a new active above knee prosthesis
AKIN OĞUZ KAPTI
- Textile-based soft robotics for active assistance and rehabilitation
Aktif destek ve rehabilitasyon için tekstil tabanlı yumuşak robotikler
AYŞE FEYZA YILMAZ
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ATALAY
PROF. DR. FATMA KALAOĞLU
- Manyetoreolojik (MR) sönümlendiricili diz eklemi tasarımı ve analizi
Design and analysis of a knee prosthesis with (MR) magnetorheological damper
TUNA ORHANLI
Doktora
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLA YILMAZ