tsta

فارسی

Home / سی و دومین کنفرانس ملی و دهمین کنفرانس بین المللی مهندسی زیست پزشکی ایران

طراحی ربات نرم پوشیدنی مچ پا با کنترل پیشبین مدل برای توانبخشی پس از سکته

Authors :

امیرحسین اختراعی طوسی¹ یگانه خراشادی زاده²

1- دانشگاه سجاد مشهد 2- دانشگاه سجاد مشهد

Keywords :

توانبخشی سکته،ربات نرم،ربات پوشیدنی،کنترل پیشبین مدل،ماهیچه مصنوعی پنوماتیکی،مفصل مچ پا

Abstract :

افتادگی پا (Foot Drop) یکی از شایعترین عوارض حرکتی پس از سکته مغزی است که راه رفتن بیمار را مختل کرده و خطر سقوط را افزایش میدهد. ارتزهای متداول، اگرچه از افتادگی پا جلوگیری میکنند، اما به دلیل ماهیت ایستا و عدم تطابق با نیاز بیمار، منجر به ضعف عضلانی و محدودیت حرکتی میشوند. این مقاله یک راهکار نوین مبتنی بر رباتیک نرم برای این چالش ارائه میدهد. در این پژوهش، یک ربات پوشیدنی نرم برای مفصل مچ پا طراحی شده است که از عملگرهای پارچهای مبتنی بر ماهیچههای مصنوعی پنوماتیکی (PAMs) بهره میبرد. این طراحی، ضمن تأمین ایمنی و راحتی بیمار، امکان تولید گشتاور کمکی متناسب با فازهای مختلف گامبرداری را فراهم میآورد. برای کنترل دقیق این سیستم با دینامیک شدیداً غیرخطی، یک استراتژی کنترل پیشبین مدل (MPC) فرمولبندی شده است. این کنترلکننده با پیشبینی رفتار آینده سیستم و بهینهسازی ورودیها، قادر است مسیر حرکتی مطلوب را با دقت بالا دنبال کند و محدودیتهای ایمنی مفصل را تضمین نماید. نتایج شبیهسازیهای انجامشده در محیط MATLAB/Simulink نشان میدهد که سیستم پیشنهادی قادر است الگوی گامبرداری پاتولوژیک را با موفقیت اصلاح کرده و به مسیر مرجع گامبرداری سالم نزدیک سازد )خطای جذر میانگین مربعات کمتر از ۲ درجه(. این نتایج، پتانسیل بالای ترکیب رباتیک نرم و کنترل پیشبین را برای توسعه نسل جدیدی از ابزارهای هوشمند توانبخشی اثبات میکند.