Skip to main content
SUPERVISOR
محمدجعفر صدیق دامغانی زاده (استاد راهنما) محمدتقی کریمی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mojtaba Dolatkhah
مجتبی دولتخواه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
In recent years several studies have been done in order to improve standing power and gait performance in Spinal Cord Injury (SCI) patients.SCI patients can regain their standing power and gait ability with orthopedics tools that called Orthosis, these tools are divided into two groups: passive and active orthosis. These tools can provide necessary support for these patients which depend on the level of spinal damage. in this thesis first, a passive Hip-Knee-Ankle-Foot Orthosis (HKAFO) has been studied then the improvement of standing performance in hands-free mode (without using Canes and crutches) is discussed. To achieve stability in a hands-free stand mode, patients can lean to upper section of orthosis (TLSO) and restore its own stability. In this standing posture, patients are inclined to TLSO that called C posture. Comparing the way of standing in SCI patient with healthy person and the limitations of SCI patients to use its own hands, it can be inferred that this way of standing is not proper. To maintain the correct position standing it is necessary to upper body alignment in a similar manner of healthy person. In order to achieve this goal, installation of the actuator on the Orthosis hip was evaluated to help the patient stand in the correct mode and by the usage of upper body movement patient can restore the stability mode. For the installation of actuator, the person with Orthosis is modeled in four-linked (three-link lower limb and a single link upper body with hands) serial system. With the kinematic constraint considered for the feet, standing sustainability and stability torque limitations applied to the upper body in order to obtain the stability and suitability was calculated. For optimization operation of actuator, the appropriate location of hip was calculated and according to the result, the fixed angle of lower limbs Orthosis and the equilibrium point center of upper body has been resulted. In order to achieve sustainability and stability of upper body, two controllers had been designed and by using simulation analysis, their performance was studied. At the end the five-link Orthosis and the SCI patient which the lower limbs was fixed with Orthosis and reduced to two degree freedom model. Otherwise with the simulation model operative of controllers and actuators for stability establishment in known movements of hand had been studied. Keywords: Spinal cord injury, orthosis, quiet standing, dynamic standing, stability
در سالهای اخیر مطالعات متعددی برای بهبود عملکرد ایستادن و راه رفتن بیماران دارای ضایعه‌ی نخاعی انجام شده است. این افراد می‌توانند با استفاده از ابزارهای ارتوپدی به نام ارتز توانایی ایستادن و حرکت نمودن خود را بازیابند. ارتزها به دو گروه فعال و غیر فعال تقسیم شده و بسته به سطح آسیب نخاعی می‌توانند حد مورد نیاز پشتیبانی را برای فرد ناتوان فراهم کنند. در این پژوهش ابتدا ساختمان یک ارتز ران-زانو-قوزک-پای غیرفعال مورد مطالعه قرار گرفته و در ادامه به بهبود عملکرد ایستادن افراد دارای ضایعه‌ی نخاعی استفاده کننده از ارتز، در حالت دستان آزاد (بدون استفاده از تکیه‌گاه نظیر عصا) پرداخته‌شده است. برای دستیابی به پایداری ایستادن در حالت دستان آزاد، فرد می‌تواند با استفاده از ارتز غیرفعال به بخش بالایی ارتز تکیه داده وپایداری خویش را بازیابد. در این حالت فرد آسیب‌نخاعی شکل ایستادن با خم شدن به سمت عقب را که به آن حالت ایستادن سی می‌گویند، به خود می‌گیرد. با توجه به مقایسه‌ی حالت ایستادن فرد آسیب نخاعی در حالت سی با نحوه‌ی ایستادن فرد سالم و مشاهده‌ی محدودیت فرد در استفاده از دست‌ها، می‌توان دریافت این شیوه‌ی ایستادن مناسب نمی‌باشد. برای دستیابی به حالت درست ایستادن نیاز به قرارگیری بالاتنه در حالتی مشابه با فرد سالم ضروریست. برای دستیابی به این امر نصب عملگر بر روی مفصل ران ارتز غیرفعال ارزیابی شده تا فرد آسیب دیده بتواند در حالت صحیح ایستادن قرارگرفته و با استفاده از استراتژی حرکت بالاتنه پایداری ایستادن را برقرار نماید. برای نصب عملگر در مفصل ران ارتز، فرد به همراه ارتز به صورت مدل سریال چهار لینکی (سه لینک پایین‌تنه و یک لینک بالاتنه به همراه دست) در نظر گرفته‌شده است. سپس با استفاده از قیود سینماتیکی کف پا برای برقراری پایداری ایستادن، محدوده‌ی مجاز گشتاورهای اعمالی به بالاتنه برای حفظ پایداری بدست آمده است. برای استفاده‌ی بهینه از عملگر مکان مناسب مفصل ران بدست آمده و با توجه به آن زوایای ثابت ارتز پایین‌تنه و نقطه‌ی تعادل بالاتنه محاسبه‌شده است. در ادامه برای برقراری پایداری بالاتنه دو کنترلر طراحی و عملکرد آن‌ها با استفاده از شبیه‌سازی مورد مطالعه قرار گرفته است. در نهایت مدل پنج لینکی ارتز و فرد آسیب نخاعی (سه لینک پایین‌تنه و دو لینک بالاتنه و دست) که پایین‌تنه‌ی آن با استفاده از ارتز ثابت شده، به مدل دو درجه آزادی بالاتنه و دست تقلیل یافته است. سپس با استفاده از شبیه‌سازی، عملکرد کنترلرها و عملگر نسب شده در مفصل ران برای برقراری تعادل در هنگام حرکت‌های مشخص دست مورد بررسی قرار گرفته است. کلمات کلیدی: آسیب نخاعی، ارتز، ایستادن آرام، ایستادن دینامیکی، پایداری.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی