Trajectory planning and control of an haptic interface for rehabilitation

My project aims to control a rehabilitation device composed of mechanical links and cables to follow the desired trajectory. The trajectory planning algorithm is able to create the route interpolating the points defined by the operator to execute the exercises required for the rehabilitation. Due to the strong interaction with a human being, the controller is able to adapt its contribution to the movement of the haptic interface, to do so an adaptive controller has been designed. In that system, there are both a static component (namely, a PD controller) and an adaptive one in which there are, in turn, the contribution based on the tracking error and the so-called “Assist-As-Needed”. in this latter contribution, there is even a component called "Forgetting factor". Its objective is to ensure that the patient has to perform the exercise on his own increasing the effectiveness of the therapy. For doing so, the total contribution generated by the motors is reduced during the exercise.

Il progetto ha come obiettivo quello di controllare un robot per la riabilitazione formato da link meccanici e cavi per seguire delle traiettorie desiderate. L'algoritmo di pianificazione delle traiettorie è in grado di interpolare i punti definiti dinamicamente dal terapista per svolgere gli esercizi riabilitativi. A causa della forte interazione con l'essere umano, il controllore è in grado di adattare il suo contributo al movimento dell'interfaccia aptica. Per fare ciò, un controllore adattivo è stato sviluppato. In tale sistema, ci sono sia un contributo statico (ovvero, un controllore PD) ed un contributo adattivo. In quest'ultimo, a loro volta, sono presenti due sotto-contributi. Uno basato sull'errore di inseguimento e uno chiamato "Assist-As-Needed". Inoltre, è presente un componente chiamato "Forgetting Factor" per garantire che il paziente faccia il massimo sforzo possibile aumentando quindi l'efficacia della terapia. Per permettere ciò, il contributo totale generato dai motori viene ridotto gradualmente nel tempo.