طراحی، نمونهسازی و ارزیابی بالینی یک اورتز رباتیکی کمکی فعال برای دست بیماران همیپلژی
General Material Designation
[پایان نامه]
First Statement of Responsibility
حمید خبیری
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده پزشکی
Date of Publication, Distribution, etc.
۱۴۰۱
PHYSICAL DESCRIPTION
Specific Material Designation and Extent of Item
۱۹۶ص
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
دکتری تخصصی(PhD)
Discipline of degree
مهندسی پزشکی
Date of degree
۱۴۰۱/۰۳/۲۹
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
مقدمه: ناتوانی در عملکرد و حرکت دست، از عوارض رایجی است که بیماران با اختلالات نورولوژیک نظیر سکتهی مغزی، دیستروفی عضلانی و آسیبهای مغزی-نخاعی با آن روبرو میشوند. افرادی که از این ناتوانی رنج میبرند، علاوه بر کاهش قدرت و مهارت دست، توانایی کنترل دقیق انگشتان را ندارند و در انجام سادهترین کارهای روزمره دچار مشکل میشوند؛ تا آنجا که استقلال و کیفیت زندگی این افراد بشدت تحت تأثیر قرار میگیرد. لذا نوعی ربات پوشیدنی کمکی برای دست بهمنظور افزایش نیروی گرفتن اجسام و انجام حرکات انگشتان برای کارهای روزمره لازم و ضروری به نظر میرسد. در این پایاننامه طراحی و نمونهسازی یک ربات کمکی پوشیدنی به نام «روبواسیست» برای دست بیماران متأثر از سکتهی مغزی به همراه ارزیابی بالینی و فنی آن ارائه شده است.روش کار: در مرحلهی اول، بهمنظور تعریف مسئله، ملاحظات فنی و نیازهای کاربری از طریق مرور پژوهشهای پیشین و مطالعات میدانی بالینی تعیین شده است. سپس با توجه به ملاحظات در نظر گرفته شده در مرحلهی قبل، طراحی مفهومی چندین سامانه به روش خلاق بهمنظور استفاده در فعالیتهای روزمره انجام شده است. در ادامه، هر طرح بر مبنای معیارهایی از قبیل سادگی، ایمنی، سهولت پوشیدن، حجم کم، وزن کم، ظاهر زیبا و ... امتیازدهی گردیده است. طرحی که بیشترین امتیاز را بهدست آورده، به عنوان طرح نهایی برگزیده شده است. در نهایت طی طراحی تفصیلی فهرست قطعات لازم، مشخصات فنی آنها و نقشههای اجرایی با تمام جزئیات برای ساخت دستگاه تهیه شده است. شایان ذکر است از آنجا که ربات حاضر از دو بخش اصلی پوشیدنی و کارانداز تشکیل شده است، قطعات بخش کارانداز بر اساس تخمین ریاضی و تجربی حاصل از بخش پوشیدنی، انتخاب شده است. در مرحلهی بعد، یک نمونهی آزمایشگاهی مجهز به عملگرها و حسگرهای رباتیک از این اورتز ساخته شده است. سپس ربات ساختهشده در چندین چیدمان آزمایشگاهی برای اخذ دادههایی جهت توسعهی مدلی با قابلیت پیشبینی نیروی سر انگشتان، بررسی دامنهی حرکتی انگشتان و گرسپ اجسام مختلف به کار گرفته شده است. در نهایت ارزیابیهای بالینی (آزمون جعبه و قطعه، آزمون نیروی گرسپ) بر روی سه فرد با ناتوانی دست انجام شده است.یافتهها: ربات کمکی ساخته شده میتواند توسط یک موتور با بکارگیری سازوکارهای کمعملگر عمل خم کردن و باز کردن انگشتان اشاره و میانی را به انجام رساند. ایجاد گرسپ پایدار بر روی اجسام با سطح خارجی ناهمسان، وزن کم (90 گرم)، قابلیت شستشو و دوام بالای بخش پوشیدنی از جمله مزیتهای این ربات است. به کمک مدلسازی، یک رابطهی ریاضی بین نیروی سر انگشتان و دادههای حسگرهای بخش کارانداز (انکودر و نیروسنج) استخراج شده است. مقایسهی نتایج آزمایشگاهی و مدلسازی نیرو نشان داد که میانگین خطای مدلسازی صورتگرفته در زوایای صفر تا 120 درجه انگشتان، 16.5 درصد است. این معادله در طراحی سامانهی کنترل ربات کاربرد دارد. بررسی دامنهی حرکت نشان داد که ربات میتواند مفاصل انگشتان را به اندازهی °159 خم کند. نتایج آزمون جعبه و قطعه، افزایش تعداد قطعات جابهجا شده در افراد متاثر از سکتهی مغزی را نشان داد. همچنین ربات کمکی توانست 15 نیوتن نیروی گرسپ بر نیروسنج اعمال کند که در نتیجه، گرسپ اجسام به وزن 1.5~1 کیلوگرم فراهم میشود.نتیجهگیری: نتایج این پژوهش نشان داد؛ربات ساختهشده برای کمک به افراد متأثر از سکتهی مغزی در انجام فعالیتهای روزمره قابلاستفاده است. همچنین به کمک مدلسازی صورتگرفته میتوان نیروهای سر انگشتان را با دقت قابلقبولی پیشبینی کرد.