عنوان پایان‌نامه
طراحی و ساخت ربات دو درجه آزادی جهت تعامل حرکتی با چشم انسان با استفاده از سیگنال های مغز
- رشته تحصیلی
- مهندسی پزشکی - بیومکانیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74088;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74088
- تاریخ دفاع
- ۲۸ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- آلاله آرین
- استاد راهنما
- مهدی طالع ماسوله, احمد کلهر
- چکیده
- این پروژه در راستای طرح پژوهشی "ساخت ربات واسط مغز و ماشین برای شبیه سازی حرکت گردن و چشم انسان با استفاده از سیگنال‌های مغز" که حمایت شده از طرف صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران کشور INSF است، می باشد. این طرح به منظور شبیه سازی حرکات سر انسان یعنی حرکت گردن و چشم ها، با هدف تعامل انسان و ربات و به منظور کمک به افراد مبتلا به بیماری‌هایی نظیر اوتیسم یا اسکلروز جانبی آمیوتروفیک تعریف شده است. بیماران اوتیسمی به مرور توانایی برقراری ارتباط با محیط اطراف خود را از دست می‌دهند. به منظور کاهش سرعت پیشرفت این بیماری این افراد نیاز به کار درمانی و تمرین مداوم دارند که با کمک چنین سیستمی می توان کمک بزرگی به این افراد نمود تا بتوانند با محیط اطراف خود ارتباط برقرار نمایند. همچنین از دیگر فواید این طرح کمک به افراد مبتلا به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک می باشد که به مرور توانایی حرکت اعضای بدن خود را از دست می دهند و با کمک حرکت سر و یا چشم خود می توانند کارهایی نظیر حرکت دادن صندلی چرخدار خود را بدون کمک دیگران انجام دهند. در این پایان‌نامه هدف استفاده از حرکت چشم برای کنترل یک ربات موازی کروی دو درجه آزادی می‌باشد تا به کمک آن افراد معلولی که فقط توانایی حرکت چشم خود را دارند بتوانند با کمک حرکت چشمانشان یک ربات را حرکت دهند. این ربات می‌تواند یک وسیله ساده مانند صندلی چرخدار و یا وسایل پیچیده‌تر مانند نشانگر موس یا اندام‌های مصنوعی باشد. در ابتدا به بررسی ربات چشم چابک از نظر سینماتیکی و دینامیکی پرداخته می شود و پس از بررسی دقیق رفتار ربات در فضای کاری آن و نیز وضعیت‌های تکینه ربات و نیز نشان دادن درستی حل معادلات سینماتیکی و دینامیکی صورت گرفته به کمک ابزار SimMechanics، اقدام به ساخت ربات دیگری می‌شود که نسبت به ربات حاضر، دارای سختی بیشتر و همچنین فضای کاری بزرگتری می‌باشد. سپس به منظور شبیه سازی حرکت چشم‌ها، از سیگنال‌های الکتروانسفالوگرام استفاده خواهد شد، به این صورت که در ابتدا سیگنال‌های مغز فرد را به کمک هدست Emotiv جمع آوری کرده و پس از تحلیل و بررسی این سیگنال‌ها و تشخیص حرکت چشم به کمک روش های مختلف مانند پنجره متحره، تبدیل سریع فوریه و نیز شبکه عصبی، این سیگنال‌ها به ربات چشم چابک دو درجه آزادی منتقل می‌گردند تا حرکت چشم بر روی آن شبیه سازی گردد. استفاده
- Abstract
- This project is the part of a main project named “designing an interactive robot, controlled by human brain signals to simulate movement of neck and eye” which is supported by Iran national science foundation (INSF). The project is about simulating the movements of the head, mainly neck and eyes, via brain signals in order to help people with disorders like autism and ELS. Autism is a neurodevelopmental disorder characterized by impaired social interaction, verbal and non-verbal communication, and restricted and repetitive behavior. In order to decelerate and control this disability, this project proposes a device in which the person suffering from this disorder, can since and feel himself/herself interacting with the environment, by seeing the robot reacting to his/hers movements and actions. On the other the project can also help people suffering from ELS which is a rare autoimmune disorder that is characterized by muscle weakness that tends to affect the larger muscles in the arms and, particularly, the legs. The person having ELS can move a wheelchair or an artificial limb via the movements of his/her eye. The present project has two main parts, in the first part, a 2-degree-of-freedom spherical robot named agile eye is investigated. The kinematic characteristics and dynamical behavior of the robot are obtained and verified by using a toolbox available in MATLAB, named SimMechanics. At the end of the first part, a design is proposed for a stiffer robot with the same kinematical characteristics and larger workspace. In the second part, to the end of simulating eye movements, electroencephalogram (EEG) signals extracted by the available headset named Emotiv are analyzed by different methods like, moving window, Fast Fourier Transform and neural network. Then the appropriated command is sent to the robot. Using screw theory for solving the kinematic relations and relaxing the dynamical constrains of the robot in order to find the dynamic modeling of the robot is
