طراحی و ساخت ربات دو درجه آزادی جهت تعامل حرکتی با چشم انسان با استفاده از سیگنال های مغز

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 از تئوری پیچه به منظور حل معادلات سینماتیکی و دینامیکی ربات و نیز به کار بردن معیارهای کینتواستاتیک نظیر حرکت پذیری و نیز عدد وضعیت به منظور بررسی سینماتیک ربات و نیز تکینگی های آن و همچنین به کارگیری شبکه عصبی پرسپترون چند لایه به منظور شناسایی پلک زدن و حرکت چشم و نیز شبیه سازی آن ها بر روی ربات موازی کروی دو درجه آزادی از جمله نوآوری‌های این پایان‌نامه می‌باشد.
منبع پایان نامه

کلمات کلیدی:

1. Dynamic modeling and base inertial parameters determination of a 2-DOF spherical parallel mechanism
2. An experimental study on the direct & indirect dynamic identification of an over-constrained 3-DOF decoupled parallel mechanism
3. Kinematic and dynamic analysis of the Gantry-Tau, a 3-DoF translational parallel manipulator
4. Kinematics and dynamics analysis of a 2-dof spherical parallel robot
5. Kinematic and dynamic modeling and base inertial parameters determination of the quadrupteron parallel manipulator
6. Control of a two degree-of-freedom parallel robot as a stabilization platform
7. Kinematic and dynamic analysis of a novel parallel kinematic Schönflies motion generator
8. Kinematic and dynamic analyses of tripteron, an over-constrained 3-dof translational parallel manipulator, through newton-euler approach
9. Dynamic Modeling and Base Inertial Parameters Determination of 3-DoF Planar Parallel Manipulator
10. An Experimental Study on Blinking and Eye Movement Detection via EEG Signals for Human-Robot Interaction Purposes Based on a Spherical 2-DOF Parallel Robot