Design, development and force control implementation for a wearable exoskeleton with high power-to-weight ratio

Fiziksel rehabilitasyon, bir yaralanma veya sakatlıktan sonra fiziksel fonksiyonların, hareketliliğin ve genel sağlığın iyileştirilmesi ve korunmasında önemli bir rol oynamaktadır. Dıs iskeletler, hastaların fonksiyonel hareketlerini gerçekleştirmeleri için güvenli ve kontrol edilebilir bir ortam sağlayarak fiziksel rehabilitasyonda yararlı bir araç olarak kullanılabilirler. Bu tez, aktif kalça, diz ve ayak bileği eklemleri olan bir alt gövde dış iskeleti için tasarım metodolojisi ve doğrulama süreçleri önermektedir. Dört farklı tasarım sunulmuş ve eklem hareket aralığı, tork kontrol edilebilirliği, ağırlık ve giyilebilirlik açısından nitel olarak karşılaştırılmıştır. İnsan-robot eşleştirilmiş simülasyon modeli kullanılarak eyleyici torkları ve mekanik bağlantılara binen yükler elde edilmiştir. Son tasarım, iki farklı dinamik hareket açısından MSC Adams ortamında değerlendirilmiştir. Tasarım doğrulandıktan sonra, dış iskelet üretilmiş ve montajı gerçekleştirilmiştir. Lokomasyon yöntemlerini doğrulamak için, RaiSim ortamında sagittal düzlemde kısıtlanmış bir robot modeli oluşturulmuştur. Dış iskeletin dinamik modeli Lagrange yöntemi kullanılarak hesaplanmış ve CTC'de uygulanmıştır. Çeşitli kontrolcü yöntemleri, dış iskelet ve SEA'ların pozisyon takibi performanslarını doğrulamak için uygulanmış ve karşılaştırılmıştır. Ayrıca, eyleyicilerin tork kontrol edilebilirliği doğrulanmıştır.