طراحي، ساخت و كنترل پروتز فعال براي افراد قطع عضو بالاي زانو

كارشناسي ارشد

قطع پا زندگي فرد را وارد مرحله‌اي نا آشنا كرده، جنبه‌هاي مختلف آن تحت الشعاع اين رويداد قرار گرفته و نيازهاي روحي و جسمي وي بشدت دستخوش تغيير مي‌شود. در تحقيق پيش رو سعي شده است جنبه نياز جسمي معلول به عضو مصنوعي مد نظر قرار گيرد. با همين هدف پروتز فعال زانو با مكانيزمي چهار ميله اي كه نيروي محركه آن را موتور جريان مستقيم تامين مي‌كند طراحي، ساخته و كنترلر آن شبيه سازي شده است. در اين پايان نامه يك مكانيزم چهارميله‌اي از نوع مولد حركت براي طراحي پروتز ارائه شده است تا بواسطه آن مركز دوران پروتز زانو پروفيل مطلوبي داشته و پايداري پروتز تضمين شود. در طراحي مكانيزم نهايت تلاش براي كاهش ابعاد و وزن پروتز بكار گرفته شده است و به اين منظور از نرم افزار Artas Sam و منحني‌هاي توليد شده در اين نرم افزار براي تغيير مكان، سرعت و دوران اجزاي مختلف مكانيزم استفاده شده است. همچنين با اضافه كردن يك المان الاستيك/ويسكوالاستيك امكان جذب شوك ناشي از تماس پاشنه پا با زمين تامين شده است كه براي مطالعات آينده امكاني را فراهم مي‌كند تا بتوان پروفيل گام‌برداري را بصورت پسيو اصلاح نمود. طرح مفهومي پروتز با استفاده از نرم افزار Solidwoks بصورت محصولي قابل ساخت طراحي شده است و سپس بصورت استاتيكي تحليلي ابتدايي براي مشاهده تغييرفرم‌ها و ضرايب اطمينان بخش ‌هاي مختلف پروتز در يك بارگذاري ثابت روي آن انجام گرفته و نتاج گزارش شده است. پروتز ارائه شده به كمك روش باندگراف مدل شده و سپس با تبديلات مناسب مدل بلوك دياگرام استخراج و براي شبيه سازي در نرم افزار MATLAB پياده شده است. در ادامه از منطق فازي و جعبه ابزار مربوطه در متلب براي طراحي كنترلر شبه تناسبي-انتگرالي استفاده شده و در نهايت كنترلر به مدل بلوك دياگرام متصل و نتايج شبيه سازي بازاي ورودي هاي مختلف و در دوحالت شبه تناسبي و شبه تناسبي–انتگرالي در SIMULINK ارائه، مقايسه و بحث شده‌اند. همچنين در بخش پيوست شبه كد كنترلر فازي براي پياده‌سازي روي ميكروكنترلرهاي 8 بيتي شركت Microchip در محيط برنامه نويسي MikroC، تبديلات لازم براي بيان مدل به زبان باند گراف، معرفي منطق فازي و همچنين آموزشي كوتاه براي استفاده از نرم افزار Artas Sam ارائه شده است. واژگان كليدي: پروتز فعال، پاي رباتيك، باندگراف، كنترل فازي، Artas SAM

193325

دانشگاه علم و صنعت ايران

بيومكانيك

دكتر برهان بيگ زاده