NantilusConception et étude de systèmes mécatroniques basés sur la robotique de manipulation permettant de récupérer la motricité d'une personne
L'objectif de la thèse est la conception et l'analyse de systèmes portables pour la réhabilitation des fonctions motrices de l'homme, basés sur des mécanismes de manipulation optimisés en termes de poids et de consommation d'énergie.Les travaux concernent le développement de nouv...
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| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | anglais |
| Titre complet : | Conception et étude de systèmes mécatroniques basés sur la robotique de manipulation permettant de récupérer la motricité d'une personne / Suren Sargsyan; sous la direction de Vigen Arakelyan |
| Publié : |
[S.l.] :
[s.n.]
, 2013 |
| Description matérielle : | 1 vol. (121 p.) |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Génie mécanique, productique transport : Ecole centrale de Nantes : 2013 |
| Sujets : |
| Résumé : | L'objectif de la thèse est la conception et l'analyse de systèmes portables pour la réhabilitation des fonctions motrices de l'homme, basés sur des mécanismes de manipulation optimisés en termes de poids et de consommation d'énergie.Les travaux concernent le développement de nouveaux dispositifs de réhabilitation électromécaniques contenant des éléments électroactif du type de polymère-métal-composite destinés à la réhabilitation et l'entretien des fonctions motrices de l'homme et de la modélisation, l'analyse et la conception de leurs systèmes biomécatroniques.Une nouvelle méthode pour un équilibrage précis des systèmes biomécaniques utilisant des ressorts, des contrepoids et des liens auxiliaires est proposée, en fournissant également un système d'ajustement de charge. Elle est applicable avec n importe quel type de ressorts et permet non seulement de réduire les oscillations du moment des forces de gravité du contrepoids, mais aussi de contrôler sa loi de variation. La modélisation dynamique, le développement de la conception optimale et la méthodologie de contrôle d un exosquelette avec des actionneurs électromécaniques pour les extrémités humaines sont effectuées en utilisant les équations de Lagrange-Maxwell. Les exemples numériques pour la détermination des lois de variation des tensions électriques de la commande et des puissances dans les actionneurs de l'exosquelette ont montré l'efficacité des méthodes proposées. La méthodologie de conception dynamique optimale et les algorithmes de calcul proposés ont été testés avec succès sur un exemple illustratif. La variation optimale des coordonnées généralisées, des tensions électriques de la commande et la puissance minimale des actionneurs ont été déterminés. Des actionneurs appropriés ont été sélectionnés. En conséquence, les tensions d'alimentation ont sensiblement été réduites. La méthodologie de la conception des systèmes de réhabilitation utilisant des actionneurs électroactifs du type polymère conducteur est proposée et testée. The aim of the thesis is the design and analysis of portable systems for rehabilitation of motor functions of humans, based on the manipulation mechanisms with improved weight, calibration and energy consumption characteristics.The work deals with the development of new electromechanical rehabilitation devices containing electroactive polymer-metal-composite elements intended for rehabilitation and maintenance of human motor functions, and modelling, analysis and design of their biomechatronic systems.A new method for an accurate balancing of biomechanical system using springs, counterweights and auxiliary links is proposed, providing also a load adjustment system. It is applicable with spring with any characteristic and allows not only the reduction of the oscillations of the moment of the gravitational forces of the counterweight, but also the control of its law of variation. The dynamic modelling, the development of an optimal design and the control methodology of human extremity exoskeleton with electromechanical actuators are performed, using Lagrange-Maxwell equations. The numerical examples for determination of laws of variation of electrical control voltages and powers in the exoskeleton s actuators showed the effectiveness of the proposed methods. The proposed method of optimal dynamic design and the computational algorithms were successfully tested on an illustrative example of optimal control problem. The variation of the generalized coordinates, the electrical control voltages and the powers of actuators due to minimum power inputs criterions were determined. Appropriate actuators were selected. As a result, the power inputs have been significantly reduced. The methodology of design for the rehabilitation systems with application of modern electroactive conducting polymer-metal composite actuators is proposed and tested. |
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| Variantes de titre : | Design and analysis of mechatronic systems of rehabilitation of human motor functions based on manipulation mechanisms |
| Notes : | Thèse soutenue en co-tutelle |
| Bibliographie : | Bibliographie : 132 réf. |