طراحی و تحلیل دینامیکی برون‌پوش بازو با استفاده از تاندون کابلی برای حرکت مفصل شانه

Abstract

در این تحقیق، یک برون‌پوش بالاتنه به‌منظور انجام تمرین‌های توان‌بخشی و کمک به افراد دارای مشکل حرکتی در انجام کارهای روزانه طراحی شده‌ است. این برون‌پوش قادر به دوران دو درجه‌ی آزادی مفصل شانه به صورت فعال و یک درجه‌ی آزادی به صورت غیرفعال است. در سیستم طراحی شده از ایده‌ی‌ مکانیزم انتقال کابلی و پولی راهنما با قابلیت تغییر راستای اعمال نیرو بهره برده شده‌ است. در این طرح، بر پایه‌ی سیستمی با ساختاری ساده تنها از یک کابل برای حرکت رفت و برگشتی هر محور استفاده شده است. مکانیزم میله‌ای طراحی شده در این طرح با دوران دو درجه‌ی آزادی مفصل شانه، قابلیت حمل آن را بدون نیاز به پایه‌ای ثابت فراهم آورده است. سیستم محرکه‌ی هر محور مستقل از محور دیگر عمل می­کند، و بدین ترتیب، می‌توان تنها مکانیزم مربوط به یک محور را روی بازو نصب و از آن استفاده نمود. این برون‌پوش حرکت کتف را در راستای عمودی محدود نمی­سازد و در ضمن، ارزان، سبک، و قابل حمل بوده و به آسانی پوشیده می‌شود. در این مقاله، پس از معرفی سیستم برون‌پوش، روابط مربوط به گشتاور موتورها برای انجام گستره‌ی مشخصی از وظایف بدست آورده می­شود. در ادامه، معادلات سینماتیکی و دینامیکی حاکم بر سیستم برون­پوش استخراج گردیده و با شبیه‌سازی سیستم در نرم‌افزارهای کتیا و متلب و ارائه‌ی نتایج، عمل‌کرد آن مورد ارزیابی قرار می­گیرد. نتایج حاصل مشخص می­کند که برون‌‌پوش طراحی شده به خوبی قادر به انجام تمرین‌های توان‌بخشی برای مفصل شانه می‌باشد.