Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Fattah,Mehdi Keshmiri
عباس فتاح (استاد راهنما) مهدی کشمیری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Marzieh Hajiaghamemar
مرضیه حاجی آقامعمار

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385
Sit-to-stand (STS) movement is one of the most common and demanding daily activities which is also a pre-requisite for other functional movements that require ambulation like walking, jogging or jumping. In spite of the importance of sit-to-stand motion, many people have difficulty to do this simple movement; therefore, design of an assistive device, aimed at assisting physically impaired individuals specially elderly people when rising from a sitting to standing position is useful. In this thesis, first, we analyze STS movement kinematically and dynamically to consider the effects of different parameters. This consideration shows that bending the trunk and using of hand as support reduce the required joint torques. Also, it has been shown that the contribution to the joint torques by the gravitational torques is dominant during STS motion. Therefore, we use hybrid gravity balancing method to reduce the required joint torques. All the previous rehabilitative devices designed and manufactured for STS motion are completely passive or active and both of these devices have their advantages and disadvantages. In this thesis, a hybrid active and passive robot is designed to take advantages of both active and passive devices. Passive parts uses auxiliary parallelograms to identify the center of mass of the system and two appropriate springs connected to device to reduce the required joint torques. Auxiliary parallelogram links that locate the center of mass, connect to 3 principal links that connect to the shank, thigh and trunk. Auxiliary parallelogram links and principal links is made to be telescopic to accommodate variability in the leg dimensions and inertia across human subjects. By exerting the passive part on body, the only significant remaining joint torque is in the knee. Most of aged people have muscular weakness in the knee. Based on these facts, we use of an actuator with an appropriate controller for remaining joint torque in the knee. At the end of this thesis, this hybrid active and passive assistive device is compared with active and passive devices. Using this device, user needs insignificant force for STS movement and thus it improves the quality of life for individuals with difficulties in standing up particularly elderly people. Providing the remaining joint torques in hip and ankle by user prevents of reducing the remaining physical strength. This device is able to be portable and connected to a wheelchair. Key Words: Gravity Balance, Rehabilitation device, Sit-to-Stand (STS), Wheelchair, Active rehabilitative device, Passive rehabilitative device.
نشستن و برخاستن یکی از معمول ترین و متداول ترین اعمال در زندگی روزمره است و این حرکت مقدمه ای برای حرکات دیگر بدن مانند راه رفتن، دویدن و ... است.علیرغم اهمیت فوق العاده ای که عمل نشستن و برخاستن دارد، با این وجود امروزه افراد زیادی هستند که قادر به انجام این عمل ساده و در عین حال مهم نمی باشند. بنابراین طراحی وسیله ای توانبخش که به ناتوانان حرکتی به ویژه افراد مسن در انجام این حرکت کمک کند بسیار مفید است. در این رساله ابتدا برای پیدا کردن شناخت کافی از حرکت، این حرکت را از دیدگاه سینماتیکی و دینامیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار دادیم در این بخش اثرات عوامل مختلف مؤثر در حرکت بررسی شد. این بررسی ها نشان داد که خم کردن بالاتنه به جلو و تکیه کردن بر دست ها در کاهش فشار وارد بر مفاصل مفید است.از دیگر اطلاعاتی که از تحلیل حرکت بدست آوردیم سهم بالای گرانش در گشتاورهای مورد نیاز برای حرکت بود و با توجه به این مطلب بر آن شدیم تا با استفاده از روش ترکیبی بالانس گرانشی اثر گرانش را درحرکت کاهش دهیم.کارهایی که تا به حال در زمینه وسایل توانبخشی انجام شده بود همه به صورت کاملاً فعال و یا کاملاً غیرفعال بودند که هر کدام مزایا و معایبی دارند. در این رساله با تلفیق محاسن هر دو نوع از این وسایل به طراحی رباتی توانبخش به صورت هیبرید فعال و غیر فعال پرداختیم. به این منظور با اتصال تعدادی رابط به عضوهای ساق پا، ران و در امتداد بالاتنه و همچنین اتصال تعدادی رابط کمکی به این رابط ها مرکز جرم را مشخص کردیم ولی با توجه به این که طول این رابط ها برای شخصی خاص محاسبه شده است بایستی این رابط ها به صورت تلسکوپی ساخته شوند تا بتوان طول رابط ها را برای اشخاص مختلف تنظیم نمود. پس از مشخص کردن مرکز جرم با بررسی چیدمان های مختلف برای فنرها، توانستیم با استفاده از دو فنر با ضرایب سختی معقول و مناسب گشتاور مورد نیاز در مفاصل را به میزان قابل توجهی کاهش دهیم. رابط ها و فنرهای ذکر شده بخش غیرفعال ربات توانبخش ما را تشکیل می دهند. با اعمال اثر این بخش بر روی مفاصل شخص در طول حرکت، تنها گشتاور قابل توجه باقیمانده که بایستی تأمین شود در زانو وجود دارد. با توجه به این مطلب و ضعف حرکتی که افراد مسن (که هدف اصلی ما در این رساله طراحی وسیله ای برای کمک به حرکت در این افراد است) غالباً در زانو دارند. تأمین این گشتاور را توسط محرک انجام دادیم و با انتخاب محرکی مناسب و طراحی کنترل کننده برای آن، بخش فعال را نیز طراحی نمودیم. در پایان این رساله برای مشخص شدن علت ترکیب حالت فعال و غیر فعال، سیستم های کاملاً فعال و کاملاً غیرفعال را با طرح ارائه شده در این رساله مقایسه کردیم. از ویژگی های قابل توجه این سیستم نسبت به سیستم های قبلی ذکر شده سبک بودن، کم بودن تعداد محرک ها در آن ، قابل حمل بودن و قابلیت نصب آن بر روی ویلچر می باشد. همچنین با استفاده از این وسیله شخص بایستی در مفاصل ران و مچ پا مقداری گشتاور نیز خود اعمال کند و در زانو نیز با توجه به انتخاب روش کنترل موقعیت، شخص می تواند تا حدی گشتاور مورد نیاز برای حرکت را خود اعمال کند که این موضوع از تحلیل رفتن قدرت باقیمانده در ماهیچه ها جلوگیری می کند. لغات کلیدی: بالانس گرانشی، وسایل توانبخشی، نشست و برخاست، ویلچر، ربات توانبخش فعال، ربات توانبخش غیر فعال

ارتقاء امنیت وب با وف بومی