Engelliler için dış iskelet tipi robot kol tasarımı, analizi ve kontrolü

Bu çalışmada, inme gibi hastalıklar nedeniyle uzuv fonksiyon kaybı yaşayan engelli hastalar için 3 serbestlik derecesine sahip üst uzuv rehabilitasyon robot kol tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan rehabilitasyon robot kolunun kinematik ve dinamik analizi incelenmiş ve robot kolun pozisyon, hız ve ivme kontrolü için kapalı çevrim kontrol yöntemi uygulanmıştır. Çalışmada insan üst uzuv kemik yapısı, hareket yapısı ve antropometrisi gibi tasarım kriterleri göz önünde bulundurularak 3 serbestlik derecesine sahip 3 farklı rehabilitasyon robot kol tasarımı yapılmış ve kriterlere en uygun tasarım seçilmiştir. Tasarlanan robot kolun verilen referans açı değerleri ile robot kol uç pozisyonunun belirlenmesi için Denavit-Hartenberg yöntemiyle kinematik analizi gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda verilen referans açılarla Lagrange yöntemi kullanılarak robot kolun verilen açı değerlerini belirli bir yörünge izleyerek ulaşırken her bir eklemde meydana gelen tork değerleri elde edilerek dinamik analizi yapılmıştır. Tasarlanan rehabilitasyon robot kola ait yapılan bu kinematik ve dinamik analizlerin sonuçları MATLAB/Simulink ve MATLAB/Simscape ortamında modellenerek grafiksel olarak sunulmuş ve iki farklı uygulamadan elde edilen bu sonuçlar birbiriyle karşılaştırılarak doğruluğu gösterilmiştir. Elde edilen tork değerleri ile her bir eklem için uygun doğru akım motor parametlerinin seçimi yapılmıştır. Doğru akım motorunun seçilen parametrelerle birlikte transfer fonksiyonu oluşturulmuştur. Tasarlanan robot kolun yörünge takibi sırasında pozisyon, hız ve ivme kontrolü için PID kontrol uygulanmıştır. Uygulanan PID kontrol yönteminde kontrol parametreleri deneme yanılma ve Parçacık Sürü Optimizasyonu ile elde edilmiştir. İki farklı yöntem ile elde edilen parametreler doğrultusunda pozisyon, hız ve ivme kontrolü Parçacık Sürü Optimizasyon yöntemi ile daha doğru bir şekilde sonuçlanmıştır.