طراحی بهینه، مدلسازی و ساخت یک ارتز فعال خارجی جهت تونبخشی اندام تحتانی افراد ناتوان

Abstract

امروزه با پیشرفت علوم مهندسی در زمینه‌ی پزشکی، استفاده از سیستم‌های توانبخشی رباتیکی جهت درمان ناتوانی حرکتی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. برخی از سیستم‌های رباتیکی برای احیای مکانیک و اصلاح الگوی حرکتی افراد ناتوان از جمله مبتلایان به سکته‌ی مغزی به‌کار گرفته شده‌اند و نتایج امیدوارکننده‌ای از آنها حاصل شده است. محور اصلی این تحقیق نیز، کمک به تأمین استقلال حرکتی این بیماران بوده تا ضمن حذف فیزیوتراپ، امکان بهبودی و اصلاح حرکت در اعضایی که دچار فقر حرکتی شده‌اند، فراهم شود. هدف اصلی در این مقاله، طراحی و ساخت یک اُرتز فعال خارجی یک درجه آزادی مبتنی بر ساختار مکانیزم چهارمیله‌ای برای ایجاد حرکت مطلوب پای بیمار می‌باشد. در همین راستا، طراحی بهینه‌ی سینماتیکی مکانیزم بر مبنای ایجاد حرکتی مشابه با الگوی صحیح راه رفتن برای پای بیمار انجام شده است. همچنین پس از استخراج معادلات حرکت ربات توانبخش، توان و گشتاور بهینه‌ی موتور الکتریکی محرک مکانیزم با حل دینامیک معکوس ربات، محاسبه و تعیین می‌شود. پس از طراحی و ساخت یک نمونه‌ی اولیه از اُرتز پیشنهادی، کارایی و عملکرد آن بر روی یک کاربر سالم مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفته است. آزمایشات به عمل آمده‌ نشان می‌دهد که این دستگاه، حرکت شبیه‌سازی شده‌ی بهینه را برای کاربر فراهم می‌نماید. به‌علاوه نتایج تست ضربان قلب کاربر، گویای کاهش قابل توجه سرعت ضربان قلب کاربر در هنگام استفاده از اُرتز نسبت به حالت عادی ( بدون اتصال دستگاه) و به دنبال آن کاهش مصرف انرژی کاربر می-باشد.