نوع مقاله : یادداشت کوتاه پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل
2 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل
چکیده
تعریف مسئله: بررسیهای آماری نشان میدهند که بیماریها، تصادفات، سوانح و جنگها از عوامل پایهای در افزایش معلولان در جهان هستند که از میان آنها، بخش عمدهای از معلولیتهای نقص عضو در اندامهای حرکتی و بهخصوص در عضوهای زیر زانو مشاهده میشود. چاقی مفرط، کم تحرکی، انجام ندادن حرکات ورزشی مناسب و همچنین ابتلا به برخی بیماریها، از عواملی هستند که موجب ضعف زانو و چنین عوارضی می شود و عدم تحمل گشتاورهای بالا در مفصل زانو از عواقب آن است. در این تحقیق، علاوهبر بررسی رفتار دینامیکی اجزای یک پای سالم در طول حرکت در گیت قدم زدن، توان مکانیکی لازم برای توانمندسازی زانوی ضعیفی تعیین میشود که عضلات آن میتوانند تنها تا 50 درصد از حداکثر گشتاور لازم برای قدم زدن، مانند یک پای سالم، را اعمال کنند. راه حل: برای توانبخشی زانوی اشارهشده، یک اورتز زانو از نوع کنترل فعال طراحیشده است. در طرح پیشنهادی، اورتز از ترکیب یک عملگر الکترومکانیکی و یک عامل الاستیک تشکیلشده است که در یک سازة سبک چهار میلهای مفصلبندی شده به همدیگر متصل شدهاند. نتایج: با بررسی طرحهای مختلفی که تنها ضریب کشسانی عامل الاستیک در آنها متفاوت است، بهترین طرح انتخاب و مدول کشسانی فنر آن با توجه به قیدهای هندسی و مکانیکی طرح، 7 کیلونیوتون بر متر تعیین شد. در این شرایط، بیشینه گشتاور قابل اعمال توسط زانو تا 34 درصد افزایشیافته است.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Optimum design of a knee orthosis powered by series elastic actuators
نویسندگان [English]
- Rouhollah Sameri Nedafi 1
- Ali Moazemi Goudarzi 2
- Alireza Fathi 2
1 M.Sc Student, Noushirvany University of Technology, Babol, Iran
2 Assistant Professor, Mechanical Engineering Department, Noushirvany University of Technology, Babol, Iran
چکیده [English]
Abstract: The statistical studies indicate that diseases, accidents and wares are the principal causes to increase the number of amputees in the world. These studies also show that the most of mutilation disabilities are related to musculoskeletal. Obesity, sedentary, lack of proper exercise as well as the risk of some diseases, cause weaken in knee muscles and other difficulties of this hand. As a consequence, the knee muscles can`t apply a mighty torque to accomplish knee motion.The objective of this study is to propose a proper solution to improve the life quality of those who suffer from weak knees. In this study, by investigating the biomechanical behavior of a healthy foot in a normal gait, the indispensable power which can enforce a 50% weak Knee to achieve the same gait can be calculated. In order to naturalize the mentioned knee, a new control-active orthosis is designed. The proposed design is specified by an electromechanical actuator and an elastic component articulated in a light weight four-bar mechanism. Its mechanical behavior is tested in a simulated walking gait and the optimum value of elastic coefficient is estimated as 7KN/m. In this case, the maximum torque applicable to knee joint has increased by 34 per cent.
کلیدواژهها [English]
- Knee orthosis
- series elastic actuator
- rehabilitation
- dynamics model
- gait