Ayak bileği ve diz rehabilitasyonunda pasif egzersizler için stewart platform tabanlı robot tasarımı ve kontrolü
Ayak bileği ve diz rehabilitasyonunda pasif egzersizler için stewart platform tabanlı robot tasarımı ve kontrolü
Yazar: Teke Budaklı, Merve; Yılmaz, Cüneyt
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 36 No. 4, 2020
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Alt ekstremite rehabilitasyon robotu,Stewart Platform,paralel robot,Newton-Raphson yöntemi,konum kontrolü

Günümüzde robotların sanayi ve günlük yaşamda kullanım alanları artmakta ve bununla birlikte uygulamaların robotlar tarafından yerine getirilmesi için farklı robot tasarımları geliştirilmektedir. Paralel robotlar, kapalı zincir kinematik yapısından dolayı kısıtlanmış çalışma uzayına sahiptir. Bunun yanı sıra bu kinematik yapı robota yüksek konum hassasiyeti ve rijitlik kazandırmaktadır. Rehabilitasyon robotlarında; rijit yapı ve hassas pozisyonlama en önemli unsurlardır bu nedenle paralel robotlar rehabilitasyon uygulamalarına uygundur. Bununla birlikte, paralel robotların sınırlı çalışma uzayı eklem hareket açıklığında kısıt oluşturmaktadır. Bu çalışmada; Stewart Platform yapısına, 7’inci lineer aktüatör ve buna bağlı bir mekanizma ilave edilerek, çalışma uzayı genişletilerek daha fazla alt uzuv eklemine rehabilitasyon yapılmasını sağlayan yeni bir robot tasarlanmıştır. Mekanik tasarım, elektronik donanım, Newton-Raphson sayısal yöntemiyle ileri kinematik ve vektörel ters kinematik hesaplamalarıyla oluşturulan matematiksel alt yapısı ve PID pozisyon kontrolü birleştirilerek rehabilitasyon robotu tasarlanmıştır. İnsan bacağı üzerinde yapılan deneylerle robotun, ayak bileği ve diz eklem hareket açıklıklarını gerçekleştirebilme ve pozisyonlama sonuçları değerlendirilmiş ve literatürle karşılaştırılmıştır. Deneysel ölçümlere göre yörünge takibinde zaman gecikmesi 0,5 saniyenin altında ve azami açı sapması 1,2° elde edilmiştir.

Günümüzde robotların sanayi ve günlük yaşamda kullanım alanları artmakta ve bununla birlikte uygulamaların robotlar tarafından yerine getirilmesi için farklı robot tasarımları geliştirilmektedir. Paralel robotlar, kapalı zincir kinematik yapısından dolayı kısıtlanmış çalışma uzayına sahiptir. Bunun yanı sıra bu kinematik yapı robota yüksek konum hassasiyeti ve rijitlik kazandırmaktadır. Rehabilitasyon robotlarında; rijit yapı ve hassas pozisyonlama en önemli unsurlardır bu nedenle paralel robotlar rehabilitasyon uygulamalarına uygundur. Bununla birlikte, paralel robotların sınırlı çalışma uzayı eklem hareket açıklığında kısıt oluşturmaktadır. Bu çalışmada; Stewart Platform yapısına, 7’inci lineer aktüatör ve buna bağlı bir mekanizma ilave edilerek, çalışma uzayı genişletilerek daha fazla alt uzuv eklemine rehabilitasyon yapılmasını sağlayan yeni bir robot tasarlanmıştır. Mekanik tasarım, elektronik donanım, Newton-Raphson sayısal yöntemiyle ileri kinematik ve vektörel ters kinematik hesaplamalarıyla oluşturulan matematiksel alt yapısı ve PID pozisyon kontrolü birleştirilerek rehabilitasyon robotu tasarlanmıştır. İnsan bacağı üzerinde yapılan deneylerle robotun, ayak bileği ve diz eklem hareket açıklıklarını gerçekleştirebilme ve pozisyonlama sonuçları değerlendirilmiş ve literatürle karşılaştırılmıştır. Deneysel ölçümlere göre yörünge takibinde zaman gecikmesi 0,5 saniyenin altında ve azami açı sapması 1,2° elde edilmiştir.