1 Analýza pohybu a stupňů volnosti robotické paže Poděkování: Tato experimentální úloha vznikla za podpory Evropského sociálního fondu v rámci realizace projektu: „Modernizace výukových postupů a zvýšení praktických dovedností a návyků studentů oboru Biomedicínský technik“ (CZ.1.07/2.2.00/ ) Ing. Patrik Kutílek, Ph.D.

Analýza pohybu a stupňů volnosti robotické paže Cíl úlohy Určete počet DoF myoelektrické robotické paže a počet DoF paže probanda. Určete za zjednodušujících předpokladů velikost sil svalů (momentů), má-li se paže udržet v upažení. Realizujte řízení robotické paže SEMG signálem

3 Cíl úlohy Určete počet DoF myoelektrické robotické paže a počet DoF paže probanda. Určete za zjednodušujících předpokladů velikost sil svalů (momentů), má-li se paže udržet v upažení. Realizujte řízení robotické paže SEMG signálem Myelektrická protéza firmy Otto Bock, terminální část (vpravo) a s kosmetickou rukavicí (vlevo), (převzato z propagačních materiálů firmy Otto Bock).

4 Myoelektrická protéza je mechatronický robotický systém. Základem konstrukcí jsou mechanismy, které slouží k transformaci pohybů a přenosu sil. Mechanismy jsou tvořeny z kinematických dvojic. Kinematická dvojice je dvojice těles tj. segmentů spojených vazbou.

5 Soustava kinematických dvojic tvoří kinematický řetězec, který tvoří mechanizmus. Mechanizmy se upevňují na nepohyblivý člen (rám). Vzájemný pohyb segmentů je charakterizován počtem stupňů volnosti (Degrees of freedom - DoF).

6 V mechanice se za stupně volnosti označují základní směry posunu a směry otáčení, kterými se mohou vzájemně segmenty v rámci kinematické dvojice pohybovat a otáčet. Možnosti manipulace paže v rámci pracovního prostoru jsou dány počtem stupňů volnosti kinematického řetězce: kde n je počet segmentů včetně rámu. Označení j charakterizuje třídu kinematické dvojice tj. typ vazby mezi dvěma segmenty a d j je počet kinematických dvojic dané třídy.

7 Příprava robotické paže k měření, pohled na robotickou paži je na následujících obrázcích

8 Robotická paže: Hmotnosti jednotlivých segmentů: I. 160 g II. 60 g III. 120 g IV. 70 g Těži š tě jednotlivých segmentů robotick é paže jsou v polovině jejich d é lky.

9 Řízení robotické paže SEMG signálem Příklad měřeného SEMG signálu pro řízení jednoho servomotoru

10 Řízení motorů řídicím systémem robotických protéz bývá nejčastěji realizováno na základě digitálního amplitudového kódování. Předzpracovaný SEMG signál, který bude řídit jeden servomotor:

11 Signál se dále předzpracuje, aby mohli být servomotory řízeny buď podle absolutní úrovně nebo rychlosti změny myopotenciálů. Zpracovaný signál pro řízení jednoho servomotoru: