مدلسازی، طراحی و ساخت برونپوش مبتنی بر تاندون جهت توانبخشی انگشتان دست
نویسندگان
1 استاد، دانشکدهی مهندسی مکانیک، دانشگاه مریلند، بالتیمور، ایالات متحدهی آمریکا / دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مکاترونیک، دانشکدهی مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
3 استادیار، گروه بیوالکتریک، دانشکدهی مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
doi
10.22041/ijbme.2020.129143.1601چکیده
با توجه به آمار بالای مبتلایان به بیماریهای عروق مغزی و سکتهی مغزی که منجر به فلج شدن اندامهای یک سمت بدن از جمله دست شده و همچنین محدودیتهای روشهای سنتی توانبخشی، ساخت دستگاههایی برای کمک به این افراد ضروری میباشد. در این پژوهش در ابتدا با توجه به چالشهای موجود در طراحی یک برونپوش دست، طراحی اولیهی یک مکانیسم برای استفاده به صورت حرکت غیرفعال پیوسته برای توانبخشی انگشتان دست انجام شده است. این مکانیسم مبتنی بر تاندون بوده و هر دو حرکت باز و بسته شدن انگشتان را پوشش میدهد. به این منظور در برونپوش از دو عملگر فعال و غیرفعال به ترتیب جهت بستن و باز کردن انگشتان دست استفاده شده است. ویژگی بارز این طراحی، سبک و کمحجم بودن آن، قابلیت تنظیم برای دستهای متفاوت و سازگاری و راحتی آن برای بیمار میباشد. همچنین روابط سینماتیکی و دینامیکی برونپوش برای انگشتان دست به غیر از انگشت شست به روش لاگرانژ مدلسازی شده است. حرکت برونپوش در تعامل با انگشت به کمک نرمافزار سیممکانیک متلب شبیهسازی شده است. در نهایت با استفاده از نتایج شبیهسازی و مدلسازی، طراحی نهایی با در نظر گرفتن نیروی 40 نیوتن در طول تاندون انجام شده و برونپوش برای انگشت اشاره ساخته شده است. همچنین نتایج حاصل از مدلسازی تحلیلی و شبیهسازی مورد مقایسه قرار گرفته و میزان خطای مدلسازی برای تغییر زوایای مفاصل به دست آمده است. این مقدار در بیشترین حالت برای مفصل اول و دوم انگشت برابر با 15% و برای مفصل سوم برابر با 20% محاسبه شده است.
