การใช้ขั้นตอนวิธีเชิงพันธุกรรมในการปรับระบบควบคุมของหุ่นยนต์ช่วยเหลือการเดิน

บทคัดย่อ

เนื่องด้วยจำนวนผู้ป่วยที่มีความบกพร่องทางด้านการเคลื่อนไหวมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นทุกปี ชุดโครงหุ่นยนต์สำหรับรองรับรยางค์ท่อนล่าง หรือ Lower Extremities Exoskeleton ได้รับความสนใจมากขึ้น เพื่อให้หุ่นยนต์ช่วยเหลือในการเดินสามารถทำการเดินได้อย่างเหมาะสม ระบบควบคุมการเดินของหุ่นยนต์ต้องสามารถควบคุมให้ข้อต่อต่างๆ เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งของขาระหว่างการเดินได้ โดยระบบควบคุมแบบ PID เป็นระบบควบคุมที่นิยมใช้ในการควบคุมการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์เนื่องจากความน่าเชื่อถือและความเรียบง่ายในการใช้งาน ประสิทธิภาพในการทำงานของระบบควบคุมแบบ PID นั้นขึ้นอยู่กับการปรับค่าของระบบควบคุม การปรับค่า Gain ในระบบควบคุมในหุ่นยนต์ที่มีความซับซ้อนด้วยวิธีการทั่วไปนั้นมีความยุ่งยากและขาดความแม่นยำ จึงมีการใช้ Algorithm เข้ามาช่วยเหลือในการปรับค่าของระบบควบคุม PID ในงานวิจัยนี้ ทำการใช้ Genetic Algorithm ในการปรับค่าของระบบควบคุม PID สำหรับควบคุมการเดินของชุดโครงหุ่นยนต์สำหรับช่วยเหลือการเดิน โดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของหุ่นยนต์ช่วยเหลือการเดินที่ได้จาก pendulum model ในการจำลองการทำงานของหุ่นยนต์ การปรับค่า Gain ของระบบควบคุม PID นั้นใช้การปรับค่าด้วย Genetic Algorithm เพื่อลดค่าความผิดพลาดที่เกิดขึ้น การทำงานของหุ่นยนต์ถูกจำลองโดยใช้ MATLAB Simulink เพื่อทดสอบการทำงาน และเปรียบเทียบกับระบบควบคุมที่ปรับค่าโดยใช้วิธีการของ Zeigler-Nichols ผลการทดสอบพบว่าการใช้ Genetic Algorithm นั้นให้ผลที่ดีกว่าการใช้การปรับการควบคุมด้วยวิธีการ Zeigler-Nichols ในการปรับค่าของระบบควบคุมการเดินของหุ่นยนต์ช่วยเหลือการเดิน