Dissertação
{en_GB=Control and Development of a Robotic Cycling Trainer } {} EVALUATED
{pt=O acidente vascular cerebral é a segunda causa de morte em todo o mundo e das principais causas de incapacidade com crescente incidência. Investir em opções de reabilitação é crucial por várias razões. Considerando que o desenvolvimento de sistemas robóticos de reabilitação podem ser uma solução e que o treino com bicicleta é importante para restaurar a capacidade de locomoção, foi proposto um treinador robótico de ciclismo. Este trabalho tem como objetivo continuar o desenvolvimento do treinador, implementando o sistema num software mais indicado (LabVIEW), adicionar um controlador de posição otimizado, implementar um algoritmo para geração de trajetórias e desenvolver uma Interface Gráfica de Utilizador (GUI). Um controlador PID foi introduzido realizando-se um estudo para determinar o melhor. Por meio detestes, comparou-se os encontrados usando o Autotuning Wizard com aqueles determinados usando uma otimização com algoritmo genético (GA). Um algoritmo para gerar a trajetória do pedal a partir de pontos selecionados foi desenvolvido e testado com uma trajetória circular e uma de marcha do pé. A GUI foi projetada com os passos necessárias para a configuração de treino e com feedback útil. A partir do estudo realizado com 12 controladores, percebeu-se que os que foram encontrados utilizado o sinal de degrau e o GA tiveram melhor desempenho. O dispositivo teve sucesso em seguir a trajetória circular, mas apresentou dificuldades em seguir a trajetória da marcha do pé. Concluindo, conseguiu-se atingir os objetivos da tese, colocando este dispositivo um passo mais próximo de ser utilizado por pacientes na reabilitação da marcha., en=Stroke is the second leading cause of death worldwide and a major cause of disability with increasing incidence. Investing in rehabilitation options is crucial for a variety of reasons. Considering that the development of robotic rehabilitation devices could be a solution and that cycling training is an important method to restore walking ability, a cycling trainer was proposed. This work aims to extend a developed system by implementing it in a fitter software (LabVIEW), creating an optimized position controller, implementing a trajectory generation algorithm, and creating a User Graphical Interface (GUI). A PID control was introduced to the system. A study was conducted to determine the best controller for the device by comparing, through a series of tests, those discovered using the Autotuning Wizard with those discovered using Genetic Algorithm optimization. An algorithm for generating a pedal trajectory from selected points was developed and tested. The implemented GUI was designed with the required steps for session setup and with useful feedback. Of the 12 controllers tested, one was selected to be included in the system. From the study conducted, the controllers tuned with a step signal and discovered using GA performed best in the tests. A circular trajectory and a foot gait trajectory were used to evaluate the trajectory planning algorithm. The device proved successful in following the circular trajectory but had difficulty following the foot gait trajectory. In conclusion, the thesis’ objectives were met, bringing the device one step closer to being used in gait rehabilitation.}
setembro 20, 2021, 14:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Associado