Skip to main content
SUPERVISOR
محمدتقی کریمی (استاد مشاور) محمدجعفر صدیق دامغانی زاده (استاد راهنما) سعید ابراهیمی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Reisee
علی رئیسی قربان آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Standing Stability Analysis of a Paraplegic Individuals in the Coronal Plane
Leaving aside the congenital handicaps, millions of people annually get handicapped due to accidents, some of which are spinal injuries. Standing on feet has important medical and hygienic advantages for these Paraplegic Individuals, and is an integral recommendation of medical profession to these people in order to prevent several side effects such as osteoporosis and digestion system disorders. In contrast with walking, the application of a dynamic model in standing problem has not attracted a great deal of attention, and most of the conducted studies have analyzed the balance in sagittal plane, not regarding the analysis in coronal plane. In this project, the stability of a Paraplegic Individual standing in a coronal plane has been analyzed. This research has been conducted by regarding the facts that a standing stability requires the satisfaction of dynamic stability, and the position of the horizontal projection of the mass center should be located in the supporting polygon. Primarily, not considering the hands’ movements, and regarding the fact that only hip and ankle joints in lower body have noticeable movements in coronal plane, a five-link model (considering the ground as a link) with 2 degrees of freedom has been considered. In order to simplify the analyses and to make possible the physical perception of the results, the dynamic stability of standing in two special cases of rigid upper-limb and rigid lower-limb has been firstly scrutinized. In this section, the passive moments of the body’s joints have been modeled with torsional linear springs, and the effects of variant parameters such as spring stiffness and the distance between two legs on the dynamic stability has been studied. Subsequently, in the rigid upper-limb section, the moment of the thigh joint has been put into a mathematical model consisting of two exponential functions, and the effect of dynamic stability and the distance between two legs has been analyzed. For the purpose of analyzing the dynamic stability, the movement equations of the model have been derived, and after determining the balance positions, the system’s movement equations have been linearized around the balance point. Thereafter, by calculating the eigen values of the linearized system, the dynamic stability has been studied. Afterwards, the stability of the complete model consisting of the upper-limb and lower-limb parts have been studied, and the effect of the distance between the legs and the spring stiffness of the back joint on the standing stability have been analyzed. As a specific case, the calm standing of a Paraplegic Individual with MTK-RGO orthesis, and the influence of increasing or decreasing the orthesis rigidity in the coronal plane has been studied for the stability in this plane. Analyzing the standing stability in coronal plane with considering the hands’ movements according to the zero-moment-point concept is the last subject which has been studied in this thesis. Keywords Calm Standing, Dynamic stability, Spinal injury, Balance, Paraplegic Individual
علاوه بر معلولیت های مادرزادی سالانه میلیون ها نفر نیز بر اثر حوادث دچار معلولیت می شوند که دسته ای از این معلولین، معلولین ضایعه نخاعی هستند. ایستادن برای معلولین ضایعه نخاعی فواید بهداشتی و پزشکی زیادی داشته و از توصیه های مهم پزشکان به این افراد به منظور جلوگیری از عوارض ثانویه پوکی استخوان و صدمه به دستگاه گوارش می باشد. بر خلاف راه رفتن، کاربرد مدل دینامیکی در مسئله ایستادن تا به امروز توجه کمتری را به خود جلب کرده است و اکثر کارهای انجام شده به بررسی تعادل در صفحه طولی پرداخته و بررسی در صفحه عرضی کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پروژه پایداری ایستادن فرد معلول در صفحه عرضی مورد بررسی قرار گرفته است. این مطالعه با ملاحظه اینکه پایداری ایستادن نیازمند ارضا دو شرط پایداری دینامیکی و نیز قرار گرفتن تصویر افقی مرکز جرم در چند ضلعی تکیه گاهی است صورت گرفته است. در ابتدا بدون در نظر گرفتن حرکت دست ها و با توجه به این نکته که تنها مفاصل مچ پا، کمر و ران در صفحه عرضی دارای حرکت قابل توجه می باشند یک مدل 5 عضوی(با در نظر گرفتن زمین به عنوان یک عضو) با دو درجه آزادی در نظرگرفته شده است. به منظور ساده سازی تحلیل ها و امکان پذیر نمودن درک فیزیکی نتایج نخست به بررسی پایداری دینامیکی ایستادن در دو حالت خاص، پایین تنه صلب و بالاتنه صلب پرداخته شده است. در این بخش در ابتدا گشتاورهای منفعل مفاصل بدن با فنرهای پیچشی خطی مدل شده اند و اثرات پارامترهای قابل تغییر مانند سفتی فنرها و فاصله بین دو پا بر پایداری دینامیکی بررسی شده است. سپس در قسمت بالاتنه صلب گشتاور مفاصل ران با یک مدل ریاضی شامل دو تابع نمایی جایگزین شده و به بررسی پایداری دینامیکی و اثر فاصله بین دو پا بر آن پرداخته شده است. برای بررسی پایداری دینامیکی معادلات حرکت مدل استخراج شده و پس از تعیین موقعیت های تعادل، معادلات حرکت سیستم حول نقاط تعادل خطی سازی شده و با محاسبه مقادیر ویژه سیستم خطی سازی شده به تحلیل پایداری دینامیکی پرداخته شده است. پس از آن پایداری مدل کامل شامل بالاتنه و پایین تنه مطالعه شده و اثر فاصله بین دو پا و سفتی فنر مفصل کمر بر پایداری ایستادن بررسی شده است. به طور خاص، ایستادن آرام فرد معلول با ارتز MTK-RGO و تاثیر کاهش و افزایش صلبیت ارتز در صفحه عرضی بر پایداری در این صفحه بررسی شده است. بررسی پایداری ایستادن در صفحه عرضی با در نظر گرفتن حرکت دست ها براساس مفهوم نقطه ممان صفر آخرین موضوعی است که در این پایان نامه مورد مطالعه قرار گرفته است. کلمات کلیدی: ایستادن آرام ، پایداری دینامیکی، آسیب نخاعی، تعادل

ارتقاء امنیت وب با وف بومی