Điều khiển cơ cấu hỗ trợ vận động chân cho người liệt bán thân sử dụng thuật toán PI mờ

i LỜI CẢM ƠN  Để hoàn thành luận văn này, xin cảm ơn tới thầy cô giáo người tận tình hướng dẫn, giảng dạy định hướng cho suốt trình học tập, rèn luyện trường Đại học Giao Thông Vận Tải Tp HCM Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy TS Võ Công Phương người tận tình hướng dẫn suốt trình thực đề tài, góp ý thầy kiến thức quý báu nguồn động viên lớn cho hoàn thành luận văn Tôi gửi lời cảm ơn tới gia đình người bạn, đồng nghiệp xung quanh đóng góp nhiều mặc tinh thần góp ý quý giá gặp khó khăn Mặc dù cố gắng nỗ lực mình, song chắn luận văn tránh khỏi thiếu sót Mong bảo tận tình Quý thầy cô Tp HCM, ngày 15 tháng 09 năm 2015 Học viên Nguyễn Mậu Tuấn Vương ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Điều khiển cấu hỗ trợ vận động chân cho người liệt bán thân sử dụng thuật toán PI-Mờ” giảng viên TS Võ Công Phương hướng dẫn công trình nghiên cứu riêng Các kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Mậu Tuấn Vương iii TÓM TẮT LUẬN VĂN Cơ cấu hỗ trợ chân người bị liệt với chức hỗ trợ người bị liệt luyện tập lại Cơ cấu gồm khung đỡ chân bị liệt kim loại gắn vào chân bị liệt Cơ cấu hỗ trợ điều khiển thông qua điện thoại thông minh chạy hệ điều hành Android cài ứng dụng “Exoskeleton Remote” tác giả viết Ứng dụng viết có hai chế độ chính: dành cho người bị liệt tự tập vận động chỗ tập cho người bị liệt bước Chế độ tập luyện đứng chỗ sử dụng cảm biến gia tốc điện thoại Khi nghiêng điện thoại theo trục Y khớp hông khớp gối chuyển động theo nhờ hai động DC gắn cấu Mục đích chế độ lấy lại cảm giác vận động sau bệnh nhân bị liệt Chế độ tập bước điện thoại đóng vai trò điều khiển từ xa Trên giao diện điện thoại có hai chức điều khiển : bar nút nhấn Khi nhấn nút cấu hỗ trợ vận động chuyển động tạo thành bước Còn bar có chức điều chỉnh vận tốc bước mong muốn.Luận văn có sử dụng thuật toán PI-Mờ để làm điều khiển trình chuyển động iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH VẼ viii DANH MỤC BẢNG xi CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đối tượng áp dụng 1.2 Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài 1.2.1 Một vài dạng Exoskeleton nước 1.2.1.1 REX rô bôt 1.2.1.2 Bionic Exoskeleton 1.2.1.3 Cơ cấu HAL-5 1.2.1.4 Quân phục BLEEX 1.2.1.5 XOS rô bôt 1.2.2 Tình hình nghiên cứu Exoskleton Việt Nam 1.3 Giới thiệu luận văn 1.3.1 Đối tượng điều khiển 1.3.2 Tầm quan trọng ý nghĩa thực tiễn đề tài 1.3.3 Mục tiêu nghiên cứu 11 1.3.4 Nội dung nghiên cứu đề tài 11 1.4 Cấu trúc luận văn 12 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 v 2.1 Lý thuyết điều khiển mờ 14 2.1.1 Giới thiệu logic mờ 14 2.1.2 Một số khái niệm điều khiển 15 2.1.2.1 Định nghĩa tập mờ, thuật ngữ liên quan 15 2.1.2.2 Biến ngôn ngữ 16 2.1.3 Mệnh đề hợp thành mờ, luật hợp thành mờ 17 2.1.3.1 Mệnh đề hợp thành 17 2.1.3.2 Luật hợp thành mờ 18 2.1.3.3 Giải mờ 19 2.1.4 Bộ điều khiển mờ 21 2.1.4.1 Cấu trúc điều khiển mờ 21 2.1.4.2 Nguyên lý điều khiển mờ 22 2.1.4.3 Trình tự thiết kế điều khiển mờ 23 2.2 Lý thuyết điều khiển PID 24 2.2.1 Khâu hiệu chỉnh tỷ lệ P 24 2.2.2 Khâu hiệu chỉnh vi phân tỷ lệ PD 24 2.2.3 Khâu hiệu chỉnh tích phân tỷ lệ PI 25 2.2.4 Khâu hiệu chỉnh PID 26 CHƯƠNG TÍNH TOÁN CƠ CẤU, THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ VIẾT ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN 30 3.1 Tính toán cho cấu 30 3.2 Thiết lập mô hình toán học cấu hỗ trợ người khuyết tật 39 3.3 Thiết kế điều khiển 43 3.3.1 Thiết kế điều khiển PI – Mờ 43 vi 3.3.2 Tinh chỉnh điều khiển PI 44 3.4 Sơ đồ khối điều khiển mô đáp ứng 51 3.5 Viết phần mềm giao tiếp điều khiển điện thoại 52 3.5.1 Giới thiệu phần mềm lập trình App Inventor 53 3.5.2 Viết phần mềm ứng dụng điều khiển điện thoại 55 3.5.3 Phần mềm ứng dụng điều khiển 58 3.6 Phần mềm giám sát 60 3.6.1 Giới thiệu Visual Basic 6.0 (VB6) 60 3.6.2 Viết phần mềm giám sát 61 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CƠ KHÍ, ĐIỆN TỬ 68 4.1 Thiết kế thi công khí 68 4.1.1 Giới thiệu phần mềm Solidwork 68 4.1.2 Thiết kế khí 68 4.1.3 Lựa chọn kiểm tra khả chịu tải động 69 4.2 Các thành phần điện tử 70 4.2.1 Bộ nguồn 70 4.2.2 Board Arduino 71 4.2.2.1 Giới thiệu chung 71 4.2.2.2 Arduino Mega2560 71 4.2.3 Module bluetooth HC-05 74 4.2.3.1 Chức 74 4.2.3.2 Sơ đồ chân 76 4.2.4 Board cầu H 78 4.3 Sơ đồ khối hệ thống điện 79 vii 4.4 Thực nghiệm điều khiển 80 CHƯƠNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 84 5.1Những kết đạt 84 5.2 Những hạn chế 84 5.3 Hướng phát triển đề tài 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Bộ xương rô bôt REX Hình 1.2 Bionic Exoskeleton Hình 1.3 Cơ cấu HAL-5 Hình 1.4 Quân phục BLEEX Hình 1.5 XOS rô bôt Hình 2.1 Hàm liên tục 16 Hình 2.2 Ví dụ logic mờ đo nhiệt độ 17 Hình 2.3 Cấu trúc điều khiển mờ 21 Hình 2.4 Ví dụ điều khiển mờ MISO 22 Hình 2.5 Nguyên lý điều khiển mờ 22 Hình 2.6 Khâu hiệu chỉnh vi phân tỷ lệ PD 25 Hình 2.7 Khâu hiệu chỉnh tích phân tỷ lệ PI 26 Hình 2.8 Khâu hiệu chỉnh vi tích phân tỷ lệ PID 27 Hình 2.9 Thiết kế điều khiển PID phương pháp Ziegler – Nichols 27 Hình 2.10 Hệ thống biên giới cố định 28 Hình 3.1 Phân bố khối lượng kích thước chuẩn bệnh nhân châu Á 31 Hình 3.2 Lực mô men khớp gối khớp hông 33 Hình 3.3 Giới hạn góc quay phẳng khớp gối khớp hông người 37 Hình 3.4 Khớp hông cấu người khuyết tật 40 Hình 3.5 Mô hình tổng quát hệ thống điều khiển.Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Cấu trúc điều khiển mờ 45 Hình 3.7 Hàm thành viên theo sai số e 49 Hình 3.8 Hàm thành viên theo gia tốc de 50 Hình 3.9 Hàm thành viên ngõ Ki 50 Hình 3.10 Hàm thành viên ngõ Kp 51 Hình 3.11 Sơ đồ khối điều khiển 51 Hình 3.12 Sơ đồ khối thuật toán PI 52 ix Hình 3.13 Sơ đồ khối khớp quay cấu 52 Hình 3.14 Kết mô 52 Hình 3.15 Giao diện thiết kế App Inventor 54 Hình 3.16 Giao diện lập trình App Inventor 54 Hình 3.17 Giao diện mô App Inventor 55 Hình 3.18 Giao diện 59 Hình 3.19 Giao diện thứ 59 Hình 3.20 Giao diện thứ hai 60 Hình 3.21 Phần mềm lập trình VB6 61 Hình 3.22 Các dạng đồ thị teechar 62 Hình 3.23 Phần mềm giám sát đáp ứng cấu hỗ trợ người khuyết tật 66 Hình 4.1 Kết cấu khí cấu hỗ trợ người liệt bán thân 68 Hình 4.2 Cơ cấu đeo vào bệnh nhân 69 Hình 4.3 Động sử dụng cấu 70 Hình 4.4 Pin Wild Scorpion 71 Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý board Arduino Mega 72 Hình 4.6 Board Arduino Mega thực tế 73 Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý board HC-05 75 Hình 4.8 Board bluetooth HC-05 75 Hình 4.9 Sơ đồ chân IC bluetooth 76 Hình 4.10 Module H-MC 78 Hình 4.11 Sơ đồ nguyên lý chân module H-MC 79 Hình 4.12 Sơ đồ hệ thống điện cấu 80 Hình 4.13 Tín hiệu phản hồi sử dụng điều khiển PI 80 Hình 4.14 Đáp ứng khớp hông sử dụng điều khiển PI 80 Hình 4.15 Đáp ứng khớp gối sử dụng điều khiển PI-Mờ 81 Hình 4.16 Tín hiệu phản hồi sử dụng điều khiển PI-Mờ 81 Hình 4.17 Đáp ứng khớp hông sử dụng điều khiển PI-Mờ 81 Hình 4.18 Đáp ứng khớp gối sử dụng điều khiển PI-Mờ 82 x Hình 4.19 Đáp ứng điều khiển sử dụng thuật toán PI 83 Hình 4.20 Đáp ứng điều khiển sử dụng thuật toán PI-Mờ 83 73 Hình 4.6 Board Arduino Mega thực tế a USB (1): Arduino sử dụng cáp USB đểgiao tiếp với máy tính Thông qua cáp USB Upload chương trình cho Arduino hoạt động, USB nguồn cho Arduino b Nguồn (2)(3): Khi không sử dụng USB làm nguồn sử dụng nguồn thông qua jack cắm 2.1 mm (cực dương giữa) sử dụng chân Vin GND để cấp nguồn cho Arduino Bo mạch hoạt động với nguồn điện áp từ 5–20 volt Chúng ta cấp áp lớn nhiên chân 5V có mực điện áp lớn volt Và sử dụng nguồn lớn 12 volt có tượng nóng làm hỏng bo mạch Khuyết cáo bạn nên dùng nguồn ổn định đến 12 volt Chân 5V chân 3.3V (Output voltage) : chân dùng để lấy nguồn từ nguồn mà cung cấp cho Arduino Lưu ý : không cấp nguồn vào chân làm hỏng Arduino GND: chân mass c Chip Atemega 2560 74 Chip Atmega 2560 Có 256K nhớ flash 8k sử dụng cho bootloader Ngoài có 8K SRAM, 4K EEPROM d Analog Input (4): Arduino2560 có 16 kênh analog với độ phân giải 10 bit gồm kênh :A0 đến A15 sử dụng hàm analogRead() để đọc giá trị kênh e Input Output (5)(6)(7) : Arduino Mega2560 có 54 chân digital với chức input output sử dụng hàm pinMode(), digitalWrite() digitalRead() để điều khiển chân Cũng 54 chân digital số chân chức là: kênh Serial : chân (Rx ), chân ( Tx) Hai chân dùng để truyền (Tx) nhận (Rx) liệu nối tiếp TTL Chúng ta sử dụng để giao tiếp với cổng COM số thiết bị linh kiện có chuẩn giao tiếp nối tiếp PWM (pulse width modulation): chân 2->13, chân PWM sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ, độ sáng đèn… I2C: Arduino hỗ trợ giao chuẩn I2C Các chân 20 (SDA) 21 (SCL) cho phép chúng tao giao tiếp Arduino với linh kiện có chuẩn giao tiếp I2C f Reset : Dùng để reset chip 4.2.3 Module bluetooth HC-05 4.2.3.1 Chức Tốc độ truyền : 2Mbps-3Mbps Sử dụng anten phát 2.4 GHz Bộ nhớ Flash Mb Có thể làm việc điện áp thấp 3.1V- 4.2V Dòng điện tiêu thụ kết nối 8mA Port chuẩn HCI (UART USB) 75 Kết nối chuẩn USB1.1, nâng cấp USB2.0 Sử dụng công nghệ bluetooth CSR BC04 Kích thước (27mm×13mm×2mm) Hoạt động nhiệt độ -250 C - +750C Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý board HC-05 Hình 4.8 Board bluetooth HC-05 76 4.2.3.2 Sơ đồ chân Hình 4.9Sơ đồ chân IC bluetooth Tên chân Thứ tự chân Mô tả GND 13, 21, 22 Nối đất 1V8 14 Nguồn 1.8V VCC 12 Nguồn nuôi AIO0 Input/output AIO1 10 Input/output PIO0 23 Input/output PIO1 24 Input/output PIO2 25 Input/output 77 PIO3 26 Input/output PIO4 27 Input/output PIO5 28 Input/output PIO6 29 Input/output PIO7 30 Input/output PIO8 31 Input/output PIO9 32 Input/output PIO10 33 Input/output PIO11 34 Input/output RESETB 11 Chân Reset UART_RTS Chân kích hoạt gửi UART UART_CTS Chân kích hoạt xóa gửi UART UART_RX Dữ liệu nhận UART UART_TX Dữ liệu truyền UART SPI_MOSI 17 Dữ liệu nhận giao tiếp USB SPI_CSB 16 Chọn chế độ giao tiếp USB SPI_CLK 19 Chân xung nhịp giao tiếp USB SPI_MISO 18 Dữ liệu truyền giao tiếp USB USB_- 15 78 USB_+ 20 1.8V 14 PCM_CLK PCM_OUT PCM_IN PCM_SYNC Nguồn 1.8V Bảng 4.2 Chức chân IC bluetooth 4.2.4 Board cầu H Giới thiệu: Module H-MC board cầu H dùng để điều khiển động DC có công suất vừa nhỏ Board sử dụng IC MC33887 chuyên dụng cho phép tần số PWM tối đa 10Khz, có hồi tiếp dòng điện, bảo vệ nhiệt, bảo vệ dòng Hình 4.10Module H-MC Thông số kỹ thuật: Dải điện áp hoạt động rộng từ 6V-40V Dòng điện liên tục lên tới 5A 79 Dòng điện đỉnh 8A Công suất 100W Hồi tiếp dòng điện Bảo vệquá nhiệt 1700C Bảo vệ dòng, áp, ngắn mạch Hình 4.11Sơ đồ nguyên lý chân module H-MC GND, VCC :Nguồn điều khiển 5V PWM: xung Pwm MC_E: Cho phép mạch cầu chạy, tác dụng mức cao MC_FB: Hồi tiếp dòng điện Dir: Chọn chiều quay M-,M+: Ngõ dòng cấp cho động 24V,GND: Nguồn cấp công suất cho mạch cầu 4.3 Sơ đồ khối hệ thống điện Sơ đồ hệ thống điện mô tả hình 4.10 với nguyên lý hoạt động cụ thể sau: Cảm biến gia tốc điện thoại truyền qua sóng bluetooth, vi điều khiển 80 dọc giá trị cảm biến Dựa vào sai số góc quay cảm biến mà vi điều khiển xuất tín hiệu điều khiển động thông qua driver cầu H H-MC CB Điện thoại Bluetooth Vi điều khiển Cầu H Hình 4.12 Sơ đồ hệ thống điện cấu 4.4Thực nghiệm điều khiển 4.4.2 Kết điều khiển Hình 4.13 Tín hiệu phản hồi sử dụng điều khiển PI Hình 4.14 Đáp ứng khớp hông sử dụng điều khiển PI Động 81 Hình 4.15 Đáp ứng khớp gối sử dụng điều khiển PI-Mờ Hình 4.16 Tín hiệu phản hồi sử dụng điều khiển PI-Mờ Hình 4.17 Đáp ứng khớp hông sử dụng điều khiển PI-Mờ 82 Hình 4.18 Đáp ứng khớp gối sử dụng điều khiển PI-Mờ Nhận xét: Qua hai đồ thị đáp ứng ta thấy sử dụng thuật toán PI-Mờ đáp ứng tốt PI Tuy nhiên động chạy tốc độ chậm (10 vòng/phút) nên việc so sánh khác biệt điều khiển khó khăn Tuy nhiên việc sử dụng điều khiển cấu hỗ trợ người khuyết tật cần thiết Tại sử dụng điều khiển On-Off túy, để điều khiển cấu chuyển động với tốc độ mong muốn phải sử dụng điều chế xung (PWM), làm cho momen động giảm xuống, cộng với khối lượng chân khó mà điều khiển chuyển động Do việc sử dụng thuật toán việc điều khiển cấu cần thiết để điều khiển tốc độ cấu chuyển động mong muốn 83 Hình 4.19 Đáp ứng điều khiển sử dụng thuật toán PI Hình 4.20 Đáp ứng điều khiển sử dụng thuật toán PI-Mờ Nhận xét: Khi tín hiệu cảm biến gia tốc điện thoại thay đổi góc độ điều khiển xuất tín hiệu để tín hiệu khớp gối tín hiệu khớp hông bám theo tín hiệu điện thoại Từ đồ thị ta thấy tín hiệu khớp gối khớp hông bám sát so với tín hiệu cài đặt 84 CHƯƠNG :KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Những kết đạt Thiết kế chế tạo cấu khí trải qua nhiều lần cải tiến để phù hợp cho người sử dụng Xây dựng thuật toán PI-Mờ nhúng vào vi điều khiển chạy ổn định Nghiên cứu thiết kế ứng dụng điều khiển smartphone thông qua sóng bluetooth Đề tài gắn trực tiếp vào bệnh nhân để tập luyện 5.2 Những hạn chế Nhìn chung cấu chưa đạt độ thẩm mỹ nặng Việc làm hỗ trợ chân nên việc tạo điểm tựa cho khớp hông khó khăn Động chạy chậm nên việc đưa hai điều khiển vào điều khiển khó phân biệt điều khiển tối ưu 5.3 Hướng phát triển đề tài Sử dụng vật liệu phi kim loại để gia công cấu với mục đích giảm khối lượng cấu thay động chuyên dụng Thay tín hiệu điều khiển lấy từ điện thoại tín hiệu lấy từ cảm biến EMG Lập trình điện thoại hiển thị thông số độ phục hồi cơ, để từ đưa pháp đồ điều trị thích hợp Phát triển đề tài theo hướng chế tạo khung xương cho hai chi để hỗ trợ cho người liệt bán phần người có sức khỏe yếu việc lại 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Phương Hà, “Lý thuyết điều khiển đại”, NXB ĐH Quốc Gia Tp.HCM, 2005 [2] Dương Hoài Nghĩa, “Công nghệ tính toán mềm”, Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh [3] Nguyễn Hồng Thái, “Bài giảng thiết kế kỹ thuật solidwork”, 2009 [4] Constantin Volosencu, “Tuning Fuzzy PID Controllers”, University of Timisoara Romania, 2012 [5] Conor James Walsh, “Biomimetic Design of an Under-Actuated Leg Exoskeleton For Load-Carrying Augmentation”,Massachusetts Institute of Technology, 2006 [6] David Wolber, Hal Abelson, Ellen Spertus, Liz Looney, “ App Inventor: Create Your Own Android Apps”, O`Reilly Media, Inc.,2011 [7] Diplom-Ingenieur, Christian Fleischer, “Controlling Exoskeletons with EMG signals and a Biomechanical Body Model”, Technische Universität Berlin, 2007 [8] Gaddam Mallesham, Akula Rajani, “Automatic Tuning Of Pid Controller Using Fuzzy Logic”, Department of Electrical Engineering, University College of Engineering, Osmania University [9] M Santos, S Dormido, J.M de la Cruz, “Fuzzy-PID Controllers vs Fuzzy- PI Controllers”, Dpto De Informatica y Automática Facultad de Ciencias, Ciudad Universitaria 86 [10] Magdo Bortole, “Design and control of a robotic exoskeleton for gait rehabilitation”, Official Master in Robotics and Automation, universidad carlos iii de madrid, 2013 [11] Michael Margolis, “Arduino Cookbook”, O’Reilly Media, Inc., 2011 [12] Michail Petrov Ivan Ganchev, and Albena Taneva, “Fuzzy PID Control of Nonlinear Plants”, First International IEEESymposium Intelligent Systems, September 2002 [13] MIT Center for Mobile Learning, “App Inventor Beginner Tutorials”, 2011 [14] Jack Purdum, “Beginning C for Arduino”, Springer Science+Business Media, LLC., 2012 [15] Jason Tyler, “App Inventor for Android: Build Your Own Apps”, John Wiley & Sons Ltd, 2011 [16] J Jantzen, “Tuning of FuzzyPID Controllers”, Technical University of Denmark, 1998 [17] Jianming Zhang, NingWangand ShuqingWang, “A Developed Method of TuningPID Controllers with Fuzzy Rulesfor Integrating Processes”, Proceeding of the 2004 American Control Conference Boston, Massachusetts June 30 – July 2, 2004 [18] R Lopez, S Salazar, J Torres, R Lozano, “Modeling and Control of a Lower LimbExoskeleton with two degrees of freedom”, CNRS Research Director, Universit´e de Technologie de Compi`egne,60200 Compi`egne, France [19] T Bock, T Linner and W Ikeda, “Exoskeleton and Humanoid Robotic Technology in Construction and Built Environment”, Technische Universität München, Germany, 2012 87 [20] Yongli Huang and Seiji Yasunobu, “A General Practical Design Method for Fuzzy PID Control from Conventional PID Control”, Institute of Engineering Mechanics and Systems University of Tsukuba, JAPAN Tài liệu website [21] http://ai2.appinventor.mit.edu/ [22] http://www.arduino.cc/en/Reference/HomePage [23] https://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms123401.aspx [24] http://www.popsci.com/scitech/article/2008-04/building-real-iron-man [25] http://www.khoahocphothong.com.vn/news/detail/6698/robot- %E2%80%9Cbo-xuong-ngoai%E2%80%9D-cua-viet-nam.html [26] http://www.jempolr.com/images/2011/11/the-launch-of-bionic-exoskeleton- ekso/#.Tu2O2Fb92uL [27] http://walyou.com/exoskeleton-robot-suit/ [28] http://www.gizmag.com/rex-robotic-exoskeleton/15736/ [29] http://www.army-technology.com/projects/raytheon-xos-2-exoskeleton-us/ [30] http://vietnamnet.vn/vn/doi-song/232841/dot-quy nhung-con-so-am-anh-o- viet-nam.html [...]... hồi chức năng vận động Giảm đi gánh nặng của gia đình - xã hội, mau chóng hòa nhập với cuộc sống 1.3.4 Nội dung nghiên cứu của đề tài - Tính toán và thiết kế cơ cấu hỗ trợ vận động chân cho người liệt bán thân - Thiết kế bộ điều khiển PI điều khiển cơ cấu hỗ trợ vận động chân cho người liệt bán thân - Thiết kế bộ điều khiển PI- mờ điều khiển cơ cấu hỗ trợ vận động chân cho người liệt bán thân 12 - Dùng... đề tài Điều khiển cơ cấu hỗ trợ vận động chân cho người liệt bán thân sử dụng thuật toán pi- mờ 1.3.3 Mục tiêu nghiên cứu - Thiết kế, chế tạo được cơ cấu hỗ trợ bệnh nhân bị liệt bán thân - Xây dựng bộ điều khiển đáp ứng tốt và bám theo tín hiệu điều khiển - Viết được phần mềm giao tiếp điều khiển trên điện thoại thông minh sử dụng hệ điều hành android - Giúp người bị liệt bán thân do tai biến mạch... Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 2 giới thiệu khái quát lý thuyết các phương pháp điều khiển được áp dụng để điều khiển cơ cấu hỗ trợ người liệt bán phần như: PI, mờ, điều khiển PI sử dụng mờ để chỉnh định các thông số PI Chương 3: Tính toán cơ cấu và thiết kế bộ điều khiển, viết ứng dụng điều khiển Chương 3 trình bày những kiến thức có liên quan đến nhân trắc học, cơ chế vận động của cơ thể con người, ... sâu sắc Xuất phát từ ý tưởng ấy, tác giả đã quyết định nghiên cứu và chế tạo cơ cấu hỗ trợ vận động chân cho người bị liệt bán phần Đối tượng áp dụng cho cơ cấu là những bệnh nhân bị liệt bán phần bên phải (vì cơ cấu hỗ trợ vận động cho chân phải) ở mức độ bệnh nhẹ (cơ vẫn còn cảm giác vận động) hoặc những bệnh nhân bị liệt bán phần bên phải đang trong giai đoạn luyện tập phục hồi chức năng 1.2 Tình... dùng trong các ứng dụng nhận dạng và phân loại 2.1.4 Bộ điều khiển mờ 2.1.4.1 Cấu trúc của một bộ điều khiển mờ Tập hợp mờ Mờ hóa Cơ chế suy luận Giải mờ Cơ sở luật Đo lường Hình 2.7 Cấu trúc của một bộ điều khiển mờ Một bộ điều khiển mờ gồm 3 khâu cơ bản: + Khâu mở khóa Đối tượng 22 + Thực hiện luật hợp thành mờ + Giải mờ Ví dụ: Bộ điều khiển mờ MISO (nhiều đầu vào – một đầu ra), với vector đầu vào... trọng đến thể trạng và tinh thần cho người mắc phải, đòi hỏi thời gian điều trị lâu dài, tốn kém và thân nhân cũng rất vất vả trong việc chăm sóc cho người bệnh Trong khi đó, việc nghiên cứu và ứng dụng những máy móc, thiết bị hỗ trợ cho người bị liệt bán thân ở Việt Nam còn hạn chế Vì vậy, việc nghiên cứu và chế tạo một thiết bị hỗ trợ cho những người bị liệt bán thân là một việc làm hết sức thiết... ít người có được Mà hiện nay tỉ lệ bị tai biến ở nước ta ngày một tăng đặc biệt đối tượng trẻ ngày càng dễ mắc phải để lại di chứng nặng nề cho gia đình Do đó tác giả muốn tạo ra một sản phẩm với chi phí rẻ để nhiều người Việt Nam dễ dàng tiếp cận Với cơ cấu đơn giản, bao gồm hai động cơ để điều khiển chân người bị liệt (ở đây tác giả điều khiển chân phải) ,động cơ khớp gối và động cơ khớp hông, mỗi động. .. xác Điều khiển mờ hay còn gọi là điều khiển thông minh là mô phỏng trên phương thức xử lý thông tin và điều khiển của con người, khởi đầu cho sự ứng dụng của trí tuệ nhân tạo trong lĩnh vực điều khiển 15 2.1.2 Một số khái niệm điều khiển Một cách tổng quát, hệ thống mờ là tập hợp các quy tắc dưới dạng: If…Then để mô phỏng hành vi của con người và tích hợp vào cấu trúc điều khiển của hệ thống Kỹ thuật. .. mỗi động cơ sẽ được gắn một biến trở để xác định vị trí quay của động cơ Hai động cơ sẽ quay để mô phỏng bước tiến của người bình thường, giúp người bị liệt có cảm giác vận động và có thể di chuyển được Tác giả sẽ viết một ứng dụng trên điện thoại thông minh để điều khiển cơ cấu Ứng dụng sẽ truyền giá trị góc nghiêng của điện thoại đến vi điều khiển Dựa vào góc nghiêng của điện thoại mà động cơ sẽ quay... biến sinh học (BioSignal) cho phép đồng bộ hoá các hoạt động giữa người sử dụng và cơ cấu [27] Với HAL-5 các hoạt động của người sử dụng nó sẽ dễ dàng hơn, sức mạnh của con người cũng được tăng cường đáng kể, vì vậy mà sản phẩm sẽ được ứng dụng trong y học để giúp hỗ trợ hoạt động cho các bệnh nhân gặp khó khăn trong việc đi đứng, cử động , giúp con người làm việc nặng nhọc một cách nhẹ nhàng 5 và an toàn ... Tính toán thiết kế cấu hỗ trợ vận động chân cho người liệt bán thân - Thiết kế điều khiển PI điều khiển cấu hỗ trợ vận động chân cho người liệt bán thân - Thiết kế điều khiển PI- mờ điều khiển cấu. .. tài Điều khiển cấu hỗ trợ vận động chân cho người liệt bán thân sử dụng thuật toán pi- mờ 1.3.3 Mục tiêu nghiên cứu - Thiết kế, chế tạo cấu hỗ trợ bệnh nhân bị liệt bán thân - Xây dựng điều khiển. .. TÓM TẮT LUẬN VĂN Cơ cấu hỗ trợ chân người bị liệt với chức hỗ trợ người bị liệt luyện tập lại Cơ cấu gồm khung đỡ chân bị liệt kim loại gắn vào chân bị liệt Cơ cấu hỗ trợ điều khiển thông qua