اصلاح الگوي حركت راه رفتن با كمك ربات توان‌بخشي نوع مجري نهايي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

با افزايش حادثه‌ها و بيماري‌هايي كه منجر به اختلال‌هاي حركتي مي‌شوند، نياز به توسعه فناوري‌هاي نوين توان‌بخشي به منظور ارتقاي سطح كيفي زندگي بيماران حركتي بيشتر احساس مي‌شود. اگر فردي نتواند يك الگوي حركتي را به درستي انجام بدهد، به كمك تمرين‌هاي توان‌بخشي و اعمال كمك خارجي، الگوي حركت را به مرور اصلاح مي‌نمايد. هدف اين تحقيق، يپيشنهاد و شبيه‌سازي يك سيستم رباتيكي توان‌بخشي پايين‌تنه از نوع مجري نهايي براي اصلاح الگو‌ي راه ‌رفتن، همانند قدم زدن روي سطح صاف است. اين پژوهش از دو بخش، تشكيل شده است: شبيه‌سازي ربات توان‌بخشي و تعامل آن با كاربر، و شبيه‌سازي راه رفتن كاربر توانا و ناتوان بر ربات توان‌بخشي. سازوكار حركتي ربات توان‌بخشي پيشنهادي، شامل دو پدال سه درجه آزادي است كه در صفحه مياني حركت مي‌كنند. كاربر، با كمك يك سازوكار حمايت وزن، همانند طناب، بر روي اين پدال‌ها قرار مي‌گيرد و كف پا و پدال‌‌ها با يكديگر حركت مي‌كنند. ربات توان‌بخشي پيشنهادي، بر اساس قانون كنترل تعاملي پيشنهادي، به صورت پيوسته حركت پاي كاربر بر روي پدال را پايش مي‌كند و در صورت نياز به حمايت از حركت، از طريق پدال‌ها، نيروي خارجي لازم را به پاي كاربر وارد مي‌كند تا حركت به صورت درست انجام شود. براي شبيه‌سازي حركت كاربر، از يك ساختار مكانيكي سه لينك و سه مفصل براي كينماتيك مستقيم لگن به پدال‌ها استفاده شده است. همچنين، براي شبيه‌سازي راه رفتن فرد و توليد مسير مرجع حركت پدال‌ها براي الگوي راه رفتن از داده‌هاي بيومكانيكي راه رفتن افراد سالم استفاده شده است. قانون كنترل تعاملي، از يك كانال مجازي اطراف مسير مرجع با شعاع قابل تنظيم استفاده مي‌كند. اگر حركت پاي بيمار داخل كانال و به قدر كافي نزديك به مسير مرجع باشد، پدال‌ها حركت پاي بيمار را تعقيب مي‌كنند. با افزايش انحراف حركت پاي فرد از مسير مرجع، ربات توان‌بخشي از طريق پدال‌ها و به اندازه نياز، از حركت پاي بيمار در جهت نزديك شدن به مسير بهينه حمايت مي‌كند. اگر شعاع انحراف بيشتر از دوبرابر شعاع كانال مجازي باشد، پدال‌ها حركت پنجه پاي بيمار را كنترل مي‌كنند و پاي بيمار را به مسير مرجع هدايت مي‌كنند. در ادامه، عملكرد سيستم پيشنهادي در حالت‌هاي انسان توانا، نيمه توانا و ناتوان مورد ارزيابي قرار گرفته و نتايج تحليل شده‌اند. نتايج نشان‌دهنده كارايي و دقت سيستم در رويكرد كنترلي كمك در صورت نياز است.

230400

كنترل

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان