Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 13

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  siłowe sprzężenie zwrotne
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
1
Content available Rehabilitation robot for upper limbs
EN
In an aging society, injuries and diseases are the causes of the dysfunction of motor structures. Recovering the required efficiency of the motor structures, in addition to immediate medical help, usually requires a tedious and long-term rehabilitation process. In the classic approach, rehabilitation is conducted and carried out by a rehabilitator, whose work consists in selecting appropriate types of exercises to limit dysfunction and then physical work, consisting in performing the appropriate exercises with a rehabilitated limb. This paper presents the process of creating a rehabilitation robot at the Institute of Technology and Medical Equipment in Zabrze, which, in the future, can relieve the physiotherapist from performing physical work, while providing a diagnostic tool, thanks to data obtained from robot sensors. An objective and rapid estimation of the patient’s limb abilities can be valuable information that can be used to assess the progress of rehabilitation. Information about the progress of rehabilitation along with an attractive training scenario, in the form of 3D games, can be an important factor motivating the patient to long-term and laborious rehabilitation exercises.
PL
Starzejące się społeczeństwo, doznane urazy, przebyte choroby są źródłem dysfunkcji narządów ruchu. Odzyskanie wymaganej sprawności narządów ruchu, oprócz doraźnej pomocy medycznej, zazwyczaj wymaga żmudnego i długotrwałego procesu rehabilitacji. W klasycznym podejściu, rehabilitację prowadzi i realizuje rehabilitant, którego praca polega na dobraniu odpowiednich do dysfunkcji typów ćwiczeń, a następnie pracy fizycznej, polegającej na wykonywaniu odpowiednich ćwiczeń rehabilitowaną kończyną. Niniejsza praca prezentuje proces powstawania robota rehabilitacyjnego w Instytucie Techniki i Aparatury Medycznej w Zabrzu, który w przyszłości może odciążyć rehabilitanta od wykonywania fizycznej pracy, jednocześnie dając mu narzędzie diagnostyczne dzięki danym uzyskanym z czujników robota. Obiektywna i szybka ocena możliwości kończyny pacjenta może być cenną informacją, którą będzie można wykorzystać do oceny postępów rehabilitacji. Informacja o postępach rehabilitacji wraz z atrakcyjnym scenariuszem treningowym w postaci gier 3D może stanowić istotny czynnik motywujący pacjenta do długoczasowych i żmudnych ćwiczeń rehabilitacyjnych.
EN
The article presents the design stages, the principles of operation, and the tests of the force that is exerted on the operator. It also includes the developed a laboratory stand for testing the force interactions, concepts and ways of implementing the transfer of tactile stimuli, subsequent variants of the developed devices with the short description of them, the project of the operator-surgeon stand that is based on the assumption that the method of control of this device is compatible with the natural work of the surgeon, and the project of control console that is used to manipulate the surgical robot. This paper presents the actual state of the work and further possible directions of the development of the human-machine interface which is developed within the project LIDER VIII.
PL
W pracy przedstawiono etapy projektowania, zasadę działania oraz badania statyczne siły wywieranej na operatora przez opracowane urządzenie sterujące RobinHand do manipulacji robotem chirurgicznym. Zaprezentowano opracowane stanowiska badawcze umożliwiające badanie zadajników ruchu. W pracy opisano koncepcję oraz sposoby realizacji przekazywania bodźców dotykowych z rzeczywistych urządzeń lub wirtualnej rzeczywistości użytkownikowi. Przedstawiono poszczególne warianty rozwojowe opracowanych urządzeń oraz krótki opis ich konstrukcji. Praca przedstawia stan aktualny oraz dalszy kierunek rozwoju, interfejsu człowiek-maszyna rozwijanego w ramach projektu LIDER VIII. Przedstawiono koncepcję stanowiska operatora-chirurga opartą na założeniu, że sposób sterowania jest zgodny z naturalną pracą chirurga. Zaprezentowano projekt zintegrowanej jednostki centralnej - konsoli sterującej umożliwiającej manipulację robotem chirurgicznym.
EN
The paper presents a novel approach to a control design of bilateral teleoperation systems with force-feedback, dedicated only for a weight sensing. The problem statement, analysis of papers up to date, and the scope of the study are presented. The new control unit for a master-slave system with force-feedback was based on a NARX model. The model was used to subtract a value of force in the force-feedback communication channel that the system might generate during free-motion. The new approach to a control design was validated on a test-stand of a simple rotating pneumatic manipulator arm. The paper presents the modeling procedure of the experimental setup and the model used in the study. Two experiments are described to demonstrate the control unit of the master-slave system with force-feedback.
PL
W artykule przedstawiono podejście do projektowania sterowania dwustronnych systemów zdalnej operacji ze sprzężeniem zwrotnym, przeznaczonym wyłącznie do wykrywania obciążenia. Opis problemu, analiza dotychczasowych osiągnięć badawczych oraz zakres badania zostały zawarte w pracy. Nowy projekt jednostki sterującej dla systemu Master-Slave z siłowym sprzężeniem zwrotnym oparty został na modelu NARX. Model został użyty do odejmowania wartości siły w kanale komunikacyjnym sprzężenia zwrotnego, który jest generowany przez system podczas ruchu swobodnego. Efektywność działania nowego podejścia została potwierdzone na prostym pneumatycznym stanowisku badawczym obrotowego ramienia manipulatora. W pracy przedstawiono procedurę modelowania i konfiguracji eksperymentalnej, a także model zastosowany w układzie sterowania. Opisane są dwa eksperymenty przeprowadzone na układzie sterowania systemu masterslave z siłowym sprzężeniem zwrotnym.
EN
The paper presents a novel approach to a control design of bilateral teleoperation systems with force-feedback dedicated only for a sensor-less weight sensing. The problem statement, analysis of research achievements to date, and the scope of the study are presented. The new design of a control unit for a master-slave system with force-feedback was based on a dynamics inverse model. The model was used to subtract a value of force in the force-feedback communication channel that the system might generate during free-motion. A substantial part of the paper, is focused on a development of a mathematical model covering phenomena occurring in the investigated control scheme.
PL
W artykule przedstawiono nowe podejście do projektowania sterowania dwustronnych systemów teleoperacji z siłowym sprzężeniem zwrotnym, dedykowanym tylko do wykrywania obciążenia w postaci ładunku. Opis problemu, analiza dotychczasowych osiągnięć badawczych oraz zakres badania został zaprezentowany w pracy. Nowy projekt jednostki sterującej dla systemu Master-Slave z siłowym sprzężeniem zwrotnym oparty został na dynamicznym modelu odwrotnym. Model został użyty do odejmowania wartości siły w kanale komunikacyjnym sprzężenia zwrotnego, który może generować system podczas ruchu swobodnego. Ważna część pracy została poświęcona analizie matematycznej obejmującego zjawiska zachodzące w badanym schemacie kontroli.
PL
W artykule został przedstawiony schemat sterowania bezczujnikowego systemu zdalnie sterowanego z siłowym sprzężeniem zwrotnym wykorzystujący model odwrotny, którego sygnał wyjściowy i wejściowy przewidywany jest przez bloki predykcyjne. W ramach prowadzonych prac została także przedstawiona metoda, która pozwala na oszacowanie stałych czasowych bloków predykcyjnych. Metoda predykcji sygnału wejściowego oraz wyjściowego modelu została zaprojektowana, aby poradzić sobie ze zjawiskami opóźnień transportowych i przesunięć fazowych spowodowanych przez obiekty rzeczywiste. Przedstawione rozwiązanie jest alternatywą dla wykorzystania skomplikowanych nieliniowych modeli, których analiza stabilności jest utrudniona, oraz wymagają wykorzystania układów obliczeniowych dużej mocy. Efektywność metody zweryfikowano na hydraulicznym stanowisku badawczym.
EN
In the paper a sensor-less control scheme for a bilateral teleoperation system with a force-feedback based on a prediction of an input and an output of an inverse model by prediction blocks was presented. As a part of the work a method of a time coefficient estimation of the prediction block was also presented. The prediction method of an input and an output of an inverse model was designed to minimize the effect of the transport delay and the phase shift of sensors, actuators and mechanical objects. The solution is an alternative to complex non-linear models, which involve a difficult stability analysis and require control systems with high computing power. The effectiveness of the method has been verified on the hydraulic test stand.
PL
Systemy zdalnie sterowane z siłowym sprzężeniem zwrotnym są jedną z przyszłościowych gałęzi rozwoju robotyki. Pojawienie się kanału siłowego sprzężenia zwrotnego przyniosło jednak wiele nowych problemów. Znane filtry analogowe, dyskretne, adaptacyjne powodują przesunięcie filtrowanego sygnału w czasie. W ramach badań została opracowana metoda filtracji sygnałów w czasie rzeczywistym, która jest dedykowana do dyskretnych układów sterowania. Metoda jest oparta na lokalnej aproksymacji parametrów wielomianu z zastosowaniem metody poszukiwania pseudorozwiązań równań liniowych nadokreślonych - najefektywniejszej według metody najmniejszych kwadratów. Zaproponowany algorytm minimalizuje przesunięcie czasowe sygnału filtrowanego. Sposób działania metody został zweryfikowany podczas dwóch niezależnych eksperymentów na hydraulicznym stanowisku badawczym.
EN
Remotely controlled systems with force-feedback are one of the future development of the robotics. However, the use of a force-feedback communication channel have brought many new problems. Well-known analogue, discreet or adaptive filters are a cause of the delay between measured and filtered signal. During research, a low-delay filtration algorithm was developed which have been dedicated to work in a real-time control units. The algorithm has been based on the method of finding the solutions of overdetermined systems - most effective according to the least squares criterion. The algorithm minimizes the delay between the measured and filtered signal. The proposed method of filtration was validated on the hydraulic test stand during two independent experiments.
EN
The paper presents a novel approach to the control design of bilateral teleoperation systems with force-feedback dedicated only for weight sensing. The problem statement, analysis of related papers up to date, and the scope of the study are presented. The new design of a control unit for a master-slave system with force-feedback was based on an inverse model. The model was applied to subtract a value of force in the force-feedback communication channel that the system might generate during free-motion. A substantial part of the paper is focused on the development of a mathematical model for the investigated control scheme. The paper presents the modelling procedure of the experimental setup and the model used in the study. Two experiments are described to demonstrate the control unit of the master-slave system with force-feedback. The paper contains conclusions regarding to the control and the experimental setup.
PL
W artykule przedstawiono nowe podejście do projektowania sterowania dwustronnych systemów obustronnego działania ze sprzężeniem siłowym zwrotnym, przeznaczonym wyłącznie do wykrywania obciążenia. W artykule został zaprezentowany opis problemu, analiza dotychczasowych osiągnięć badawczych oraz zakres badania. Nowy projekt jednostki sterującej dla systemu Master-Slave ze sprzężeniem siłowym zwrotnym oparty został na modelu odwrotnym. Model został użyty do odejmowania wartości siły w kanale komunikacyjnym sprzężenia zwrotnego, który jest generowany przez system podczas ruchu swobodnego. Znaczna część pracy koncentruje się na opracowaniu modelu matematycznego obejmującego zjawiska występujące w badanym schemacie kontroli. W pracy przedstawiono wnioski dotyczące systemu kontroli oraz omówiono procedurę modelowania konfiguracji eksperymentalnej oraz model zastosowany w układzie sterowania. Opisane są dwa eksperymenty, aby zademonstrować jednostkę sterującą systemu master-slave ze sprzężeniem siłowym zwrotnym. W pracy przedstawiono również wnioski dotyczące wyników eksperymentalnych.
PL
Celem pracy jest przedstawienie rozwoju projektu systemu sterowania robota Robin Heart z zastosowaniem specjalnych mikro--czujników 3D MEMS, dla weryfikacji ich następujących funkcji: 1) sterowanie robotem toru endoskopowego za pomocą mikro--dżojstika zintegrowanego z rękojeścią narzędzia laparoskopowego dla ergonomicznej manipulacji. 2) pomiar wartości i kierunku działania siły pomiędzy szczęką narzędzia laparoskopowego, a organem. 3) diagnostyki tkanek podczas pracy za pomocą czujnika dotykowego 3D umieszczonego w czołowej części narzędzia. Piezorezystancyjne sensory krzemowe zostały zaprojektowane i wykonane przez węgierską firmę EK MFA. Przeprowadzone zostały symulacje MES w celu określenia podstawowych parametrów mechanicznych czujnika. Czujniki zostały pokryte polimerem półprzewodnikowym PDMS (polidimetylosiloksan), następnie przeprowadzono badania wpływu powłoki elastycznej pod kątem czułości i czasu odpowiedzi. Zgodnie z wymaganiami medycznymi i funkcjonalnymi czujniki dodatkowo zostały pokryte biokompatybilnym elastycznym polimerem. Wykonany został prototyp miniaturowego zadajnika ruchu umieszczonego na części chwytowej narzędzia laparoskopowego. Przeprowadzone zostały testy polegające na orientacji robota w polu operacyjnym za pomocą trójosiowego czujnika siły. Przeprowadzono wstępne testy sensorycznego narzędzia laparoskopowego zintegrowanego z robotem ROBIN HEART i zadajnikiem ruchu Robin Hand. Zrealizowane badania prototypowych czujników wykazały ich użyteczność w układzie siłowego sprzężenia zwrotnego robota. Potwierdzono celowość aplikacji do oceny stanu tkanki i siły zacisku graspera laparoskopowego. Praca została wykonana w ramach projektu EU INCITE finansowana częściowo przez NCBiR.
EN
The aim of this work is to demonstrate the applicability and functionality of the Robin Heart robot's control systems integrated with special MEMS based 3D force micro-sensors. Three different robot functions and corresponding detector devices are proposed: 1) Micro-joystick type actuator to be integrated in the hilt of the laparoscope to control easily robotic movement during operation. 2) 1D force sensor located inside the laparoscopic jaw to provide feedback to the surgeon by measuring the grasping strength and 3) 3D (vectorial) force/tactile sensor placed at the tip of the laparoscope which facilitates palpation for tissue diagnostics during operation. The silicon based piezoresistive sensors have been designed and prepared by micromachining technologies in the MEMS Laboratory of EK MFA (Budapest, Hungary). According to the medical and functional requirements the sensors were electro-mechanically integrated and covered by biocompatible elastic polymer (polydimethylsiloxane – PDMS) by BME (Budapest, Hungary). The device geometry was modelled by coupled finite element simulation to determine its expected performance. The effect of the elastic coverage was studied in terms of sensitivity and response time also. Preliminary test of the laparoscopic head equipped with MEMS sensors and integrated in the ROBIN HEART surgery robot system was performed by FRK (Zabrze, Poland). A model of the robot controller using a prototype of 3D force sensor has been also successfully tested during the tests of the functional robot. Studies of the prototypes of “smart” sensory laparoscopes have demonstrated their remarkable usefulness in force feedback robotic systems to recognize the state of tissue and to determine the clamping force of the grasper of surgical system. The international cooperation to develop “smart” laparoscope for robotic surgery was done in the frame of the ENIAC “INCITE” project No.621278 and partially financed by the ENIAC JU and the National Centre for Research and Development (NCBR - Poland) and National Research, Development and Innovation Fund (NKFIA – Hungary).
PL
Przedmiotem niniejszej pracy jest badanie systemów sterowania robota Robin Heart PVA (ang. Port Vision Able) z zastosowaniem specjalnych mikroczujników siły 3D MEMS. Postawiono trzy różne sposoby wykorzystania opracowywanych czujników: (1) jako czujnik siły wykorzystany jako mikrodżojstik zintegrowany w rękojeścią narzędzia endoskopowego, aby łatwo kontrolować ruch robota wizyjnego podczas pracy chirurga; (2) jako czujnik siły wewnątrz szczęki narzędzia endoskopowego dla dostarczenia informacji zwrotnej do operatora-chirurga, mierząc siłę chwytu; (3) jako czujnik wielowymiarowy dotyku na końcu narzędzia chirurgicznego, co ułatwia badanie palpacyjne do diagnostyki tkanek podczas pracy. Artykuł ten jest studium wykonalności w zakresie proponowanych zastosowań. Model sterowania robota przy użyciu prototypowego czujnika siły 3D został pomyślnie przetestowany w badaniach funkcjonalnych robota. Wstępne badania sensorów wykazały ich przydatność dla sterowania robotem ze sprzężeniem siłowym, aby ocenić stan tkanek oraz do oceny siły docisku chirurgicznego chwytaka.
EN
The aim of this work is to investigate the control systems of Robin Heart PVA (Port Vision Able) using special 3D MEMS force microsensors. Three different functions are targeted: (1) micro-joystick actuator to be integrated in the hilt of the laparoscope to easily control robotic movement during operation; (2) force sensor inside the laparoscopic jaw to provide feedback to the surgeon by measuring the grasping strength; (3) 3D force/tactile sensor which facilitates palpation for tissue diagnostics during operation. This paper is a feasibility study regarding these proposed applications. A model of the robot controller using a prototype 3D sensor force has been successfully tested during the study of functional robot. Pre-studies of prototype sensors have demonstrated their usefulness in robot force feedback system to assess the state of tissue and to assess the clamping force the grasper surgical system.
PL
Przedmiotem pracy jest wykonanie czujnika siły 3D wg technologii MEMs i zastosowanie go jako mikrodżojstika siłowego do sterowania położeniem robota Robin Heart PVA. Ponieważ robot posiada 5 stopni swobody uruchomienie wszystkich możliwości ruchu jest wykonane przez zastosowanie sprzęgła przełączającego obiekt sterowania. Poprzez odpowiednie naciśnięcie czujnika uzyskujemy możliwość sterowania funkcjami tego sferycznego robota (z różną prędkością): pochylenie do przodu lub w bok lub alternatywnie wsuw/wysuw liniowy i obrót narzędzia wokół osi. Wykonano specjalny projekt umieszczenia czujnika w odpowiednim uchwycie mocowanym do narzędzia chirurgicznego. Wykonano odpowiedni system sterowania z nowym czujnikiem i dokonano porównania ze sterowaniem za pomocą klasycznego pilota.
EN
The subject aim of the this work is the investigation studying of applicability of 3D MEMS based force micro-sensors made by 3D MEMSmicromachining technology and use it as micro-joystick to control the position of robot Robin Heart PVA. Since the robot moves with 5 degrees of freedom to run utilise all the possibilities of movement is done available by the use of the switching clutch control object. By pressing the in appropriate mode (way) the sensor provides the ability to control the functions of the spherical robot (at diff erent speeds): to lean forward or sideways or alternatively to penetrate or withdrow withdraw and to rotate of the tool axis is possible. The sensor was fastened in its special of the surgical tool. An Applicability of appropriate control system equipped with a new this novel sensor was investigated in and a comparison with to the control using the classic remote control methods was investigated. Preliminary tests of laparoscope integrated force sensors were also investigated accomplished to provide additional on-line information for the surgeron during operation.
PL
Autorzy przedstawili w artykule konstrukcje dwóch urządzeń mechatronicznych: manipulatora oraz pojazdu inspekcyjnego. Do sterowania zastosowano dżojstik z dwoma stopniami swobody. Całość wykonano, używając do budowy posiadanych zestawów Lego Technic oraz Mindstorms NXT 2.0. Sterowanie opracowane zostało przy użyciu środowiska symulacyjnego Matlab Simulink z dodatkowymi bibliotekami obsłu-gującymi mikrokontroler, czujniki i serwomotory z zestawu Lego Mind-storms. Celem badań było sprawdzenie, jak siłowe sprzężenie zwrotne, odczuwalne przez operatora poprzez dżojstik, wpłynie na jakość sterowania. Scenariusze badań zakładały sterowanie manipulatorem znajdującym się w odległości 5 m od operatora. W drugim przypadku operator sterował pojazdem, patrząc jedynie na obraz przesyłany z zamontowanej na nim kamery na ekran laptopa. Dokonano porównania wartości uzyskanych dla wyłączonego oraz aktywnego sprzężenia, a także zaprezentowano otrzymane wyniki.
EN
The authors presented a paper with the design of two mechatronic devices: the manipulator and inspection vehicle. For steering joystick with two degrees of freedom was used. The whole constructions are made of Lego Technic and Mindstorms NXT 2.0. Control system was developed by using simulation environment Matlab Simulink with additional libtaries serving the microcontroller, sensors and servo motors from Lego Mindstorms kit. The object of the research was examination how force feedback affects on the control quality. Test scenarios assumed steering of the manipulator located 5 m far from the operator. In the second variant inspection vehicle was equipped with camera, operator steers the vehicle based only on view on notebook screen. To sum up the article, a comparison of the values obtained for the disabled and active feedback were shown.
EN
The article describes the use of the digital modeling and 3D visualization of electrohydraulic manipulator work, controlled by a haptic joystick (with force feedback). The aim of the research is modeling and control of the manipulator with untypical parallel kinematics in avirtual environment. Virtual manipulator retrace movements of real manipulator in distant form operator. The coordinates of configuration manipulator was reading and sending by the wireless communication. Virtual environment allows collision detection and obstacle friction motion. An information about the environment is based on force and visual feedback. Designed environment can be used as a simulator to learn to manipulate devices with electrohydraulic drives.
PL
Artykuł opisuje zastosowanie technik modelowania cyfrowego i wizualizacji 3D pracy manipulatora z napędami elektrohydraulicznymi, sterowanego za pomocą dżojstika z siłowym sprzężeniem zwrotnym. Obiektem badań jest manipulator o nietypowej, równoległej kinematyce, który został zamodelowany i umieszczony w środowisku wirtualnym. Wirtualny manipulator odzwierciedla ruchy będącego w pewnej odległości od operatora rzeczywistego urządzenia, odczytując jego współrzędne konfiguracyjne poprzez komunikację bezprzewodową. Wirtualne środowisko umożliwia wykrywanie kolizji oraz oporów ruchu przesuwanej przeszkody. Do operatora dostarczana jest informacja z wizyjnego i siłowego sprzężenia zwrotnego. Zaprojektowane środowisko może zostać wykorzystane jako symulator do nauki manipulowania urządzeniami z napędami elektrohydraulicznymi.
13
Content available Haptyczny interfejs asystujący z cieczą MR
PL
W artykule opisano układy sterowania z zastosowaniem urządzeń dotykowych oraz podstawowe właściwości cieczy magnetoreologicznych. Przedstawiono wyniki badań zależności momentu hamującego od prądu płynącego przez cewki hamulca magnetoreologicznego dżojstika. Końcową część artykułu stanowi opis budowy i sposobu badań elektrycznego napędu liniowego z silnikiem prądu stałego, sterowanego przy pomocy dżojstika dotykowego z obrotowym hamulcem magnetoreologicznym.
EN
The paper control systems using haptic devices and the basic properties of magneto-rheological fluids described. The study braking torque depending of current flowing through the magnetorheological brake coil are presented. The final part of the article construction and testing of electric linear actuator with DC motor controlled with a haptic joystick with magnetorheological rotary brake described.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.