Design and implementation of a robot-assisted rehabilitation system, RehabRoby

Abstract

Son yıllarda robot destekli rehabilitasyon sistemleri niceliksel gözlem, hasta gelişimine adapte olma ve rehabilitasyon süresince tutarlılığı sağlama özellikleri itibariyle aktif bir araştırma alanı haline gelmiştir. Bu tezde üst uzuvların rehabilitasyonu amacıyla RehabRoby adlı eksoskeleton tip bir robot destekli rehabilitasyon sistemi geliştirilmiştir. RehabRoby'nin rehabilitasyon görevlerini istenilen ve güvenli bir şekilde gerçekleştirmesini sağlayacak, içerisinde üst-düzey ve alt-düzey denetçileri barındıran bir kontrol mimarisi tasarlanmıştır. Üst-düzey denetçi tasarımında hibrit sistem modelleme tekniğinden yararlanılmıştır. RehabRoby'nin alt-düzey denetçi tasarımında dayanıklı pozisyon kontrol iç dögüsünü içeren admitans kontrol yöntemi kullanılmıştır. Robot destekli rehabilitasyon sistemi RehabRoby'nin kontrol mimarisini değerlendirmek amacıyla sağlıklı denekler ile gerçek zamanlı deneyler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca RehabRoby'nin rehabilitasyon görevleri esnasında kullanılabilirliği test edilmiştir.

In recent years, robot-assisted rehabilitation systems have become an active research area to quantitatively monitor and adapt to patient progress, and to ensure consistency during the rehabilitation. In this thesis, an exoskeleton type robot-assisted rehabilitation system called RehabRoby is developed for upper extremity rehabilitation purposes. A control architecture, which contains a high-level controller and a low-level controller, is designed for RehabRoby to complete the rehabilitation task in a desired and safe manner. A hybrid system modeling technique is used for high-level controller. An admittance control with inner robust position control loop is used for the low-level control of RehabRoby. Real-time experiments are performed with healthy subjects to evaluate control architecture of the robot-assisted rehabilitation system RehabRoby. Furthermore, usability of RehabRoby has been evaluated during the execution of rehabilitation tasks.