Design and implementation of a robust control scheme for a smart joint

Biomedikal ekipmanlardaki gelişmeler tıbbi uygulamaları daha elverişli bir hale getirmiştir. Ancak bu ekipmanların vücut üzerinde kullanımı uzun süreli pratiğe gerek duymakla birlikte vücuda sokulma sırasında yapılan hatalı uygulamalar yırtık ve kanamalara sebebiyet verebilmektedir. Akıllı eklemlere sahip medikal ekipmanlar kullanılarak, tıbbi müdahaleler iyileştirilebilir ve hastalarda görülen travmalar azaltılabilir. Bu çalışmada, Biçim Bellekli Alaşım (BBA) eyleyicili eklemin (akıllı eklem), Ayrık Zamanlı İntegral Kayan Kipli Denetim (AZİKKD) ile hareket denetimi sağlanmıştır. Bükme hareketi oluşturmak amacıyla antagonistik düzende bulunan iki Nitinol tabanlı BBA eyleyici kullanılmıştır. Denetleyici BBA eyleyicinin basitleştirilmiş fiziksel modeli üzerine tasarlanmıştır ve hassas bir modele duyulan gereksinimi de ortadan kaldırmıştır. Model belirsizliklerini ve sistem üzerindeki dış kaynaklı bozan-etkenleri karşılamak amacıyla denetleyiciye bir bozan-etken gözlemcisi (BEG) eklenmiştir. BBA eyleyicinin bant genişliği görece düşüktür. Kullanılan onanımın düşük örnekleme frekansından dolayı ayrık-zamanlı bir eyleyici tasarlanmıştır. Önerilen denetleyiciyi test etmek üzere pozisyon geri-beslemeli bir deney düzeneği tasarlanmıştır. Elde edilen sonuçlarda AZİKKD denetleyicisinin BEG ile birlikte sistemdeki belirsizlikler ve dış bozuklulara karşı gürbüz olduğu görülmüştür. Farklı frekans cevapları karşılaştırılmış ve 0.04 Hz'lik bir yanıtın 0.0112 radyanlık bir kare ortalama karakök (KOK) takip hatası ile sağlandığı görülmüştür. Esnemez bağlantılar ile birleştirilmiş çok sayıda eklem, pozisyon sensörü olarak Elektromanyetik Takip sistemi kullanılarak başarıyla takip edilmiştir.