پديد آورنده :
دهقانيان، سميرا
عنوان :
طبقهبندي و پيشبيني الگوهاي حركتي در ربات اسكلت بيروني با شبكه ترنسفورمر و سازوكار توجه
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
توصيفگر ها :
ربات اسكلت بيروني , توانافزايي , طبقهبندي مسيرهاي حركت , پيشبيني مسيرهاي حركت , حسگر اينرسي , گونيومتر
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/09/18
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/09/19
چكيده فارسي :
در اين پاياننامه به يكي از مسائل كليدي در حوزه رباتهاي اسكلت بيروني پايينتنه، يعني طبقهبندي شرايط حركتي و پيشبيني مسير آينده مفاصل پرداخته شده است؛ موضوعي كه نقش مهمي در افزايش ايمني، كارايي و هوشمندي اين رباتها دارد. براي طبقهبندي شرايط حركتي مختلف شامل راهرفتن بر سطح صاف، سطوح شيبدار و پلهها، مدلي تركيبي مبتني بر شبكههاي عصبي پيچشي و بازگشتي همراه با مكانيزم توجه طراحي و آموزش داده شد و دقت مدل براي تمامي سطوح بيش از 95 درصد گزارش شد. همچنين بهمنظور پيشبيني دقيق مسير آينده حركت مفاصل پايينتنه، يك شبكه تركيبي چندمقياسي توسعه يافت كه قادر است الگوهاي زماني - مكاني پيچيده را استخراج كند. دادههاي مورد استفاده شامل سيگنالهاي حسگرهاي اينرسي و گونيومتر بوده كه پس از پيشپردازش به مدلها ارائه شدند. نتايج نشانداد كه روشهاي پيشنهادي در هر دو بخش طبقهبندي و پيشبيني عملكرد چشمگيري داشته و ميتوانند گامي مؤثر در بهبود كنترل رباتهاي اسكلت بيروني و كاربردهاي توانافزايي باشند. افزون بر اين، شبكه پيشنهادي بر پايه ترنسفورمر كه گامي نو براي پيشبيني سريهاي زماني بوده است، نهتنها از قابليت تعميمدهي بالا برخوردار است، بلكه توانايي شناسايي وروديهاي اثرگذار و مهم را نيز دارا است كه آن را به ابزاري كارآمد براي توسعه نسلهاي آينده رباتهاي پوشيدني تبديل ميكند.
چكيده انگليسي :
This thesis addresses one of the key challenges in the field of lower-limb exoskeleton robots—namely, the classification of locomotion conditions and the prediction of future joint trajectories. These tasks play a crucial role in enhancing the safety, efficiency, and intelligence of such robotic systems.
To classify various locomotion conditions, including level-ground walking, ramp ascent/descent, and stair ascent/descent, a hybrid model based on convolutional and recurrent neural networks with an attention mechanism was designed and trained. The model achieved an accuracy of over 95% across all conditions.
Furthermore, to accurately predict the future trajectories of lower-limb joints, a multi-scale hybrid network was developed, capable of capturing complex spatiotemporal patterns. The dataset used in this study consisted of signals from inertial sensors and goniometers, which were preprocessed before being fed into the models.
The results demonstrated that the proposed methods achieved outstanding performance in both classification and prediction tasks, representing a significant step toward improving exoskeleton control and assistive applications. In addition, the transformer-based network proposed in this work representing a novel approach to time series prediction not only exhibits high generalization capability but also effectively identifies influential and relevant input features, making it a powerful tool for developing the next generation of wearable robotic systems.
استاد راهنما :
حامد جلالي بيدگلي
استاد داور :
محسن مجيري فروشاني , مريم ذكري