Nonlinear control of an exoskeleton seven degrees of freedom robot to realize an active and passive rehabilitation tasks

Résumé

Cette thèse de doctorat propose le développement d’un robot exosquelette appelé robot ETSMARSE, utilisé pour réhabiliter les patients ayant une déficience à un membre supérieur. Les développements, inclus dans ce travail, sont la conception et la validation expérimentale d’une solution de cinématique inverse de robot et de contrôle non-linéaire pour le robot ETSMARSE. Ces approches garantissent une bonne performance de l’exosquelette en mouvement de réhabilitation passive et active en présence d’incertitudes dynamiques et cinématiques et de perturbations indésirables. Considérant la population croissante de personnes atteintes par ce genre de déficience, il est nécessaire d’améliorer l’accessibilité à la physiothérapie en utilisant une technologie robotique pour la réadaptation. Récemment, la robotique de réadaptation a attiré beaucoup d’attention de la communauté scientifique, car elle est capable de surmonter les limites de la thérapie physique conventionnelle. L’importance du robot de réadaptation réside dans sa capacité à assurer une physiothérapie intensive pendant une longue période. Les données mesurées du robot permettent au physiothérapeute d’évaluer avec précision les performances du patient. Cependant, ces dispositifs font toujours partie d’un domaine émergent et présentent de nombreux défis par rapport aux manipulateurs classiques, tels que la non-linéarité élevée, la dimension élevée (un nombre élevé de degrés de liberté) et la dynamique inconnue (incertitudes). Ces limitations sont provoquées par la structure mécanique complexe conçue pour un usage humain, les types de mouvement d’assistance et la sensibilité de l’interaction avec une grande diversité d’usagers (différentes conditions physiologiques des sujets). En conséquence, ces conditions rendent le système vulnérable aux incertitudes dynamiques et aux perturbations externes. Ces uncertainties et les forces externes peuvent se transformer en une fonction inconnue pouvant affecter les performances du robot exosquelette. Les principaux défis abordés dans cette thèse consistent tout d’abord à concevoir une solution de cinématique inverse humaine permettant d’effectuer un mouvement fluide similaire au mouvement naturel de l’humaine (mouvement humain). Deuxièmement, à développer des contrôleurs robustes caractérisés par un haut niveau de robustesse et de précision, sans aucune sensibilité aux dynamiques non-linéaires incertaines et aux perturbations inattendues. Cela donnera au système de contrôle plus de flexibilité pour gérer les incertitudes et les variations de paramètres dans les différents modes de mouvement de réhabilitation (passif et actif).

Date	14 mai 2019
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Maarouf Saad (Directeur(-trice)) & Mohammad Habibur Rahman (Codirecteur(-trice))