برنامه ريزي حركت حداقل زمان براي راه رفتن انسان داراي پاي مصنوعي زير زانو

چكيده فارسي :

1 چكيده تحقيقات انجام شده روي معلولين زير زانو نشان ميدهد كه كاهش سرعت راه رفتن از تبعات راه رفتن با پروتز هاي غير فعال است عدهاي از محققان بر اين باورند كه كاهش سرعت راه رفتن در معلولين زير زانو در واقع يك راهبرد اجباري براي كاهش ميزان نامتقارني در نيروهاي عكسالعمل زمين بين دو پاي سالم و مصنوعي و در نتيجه كاهش فشار بر پاي سالم است از طرف ديگر مقايسة ميزان عدم تقارن نيروهاي عكسالعمل زمين در سرعتهاي متفاوت نشان داده است كه افزايش سرعت نقشي در افزايش عدم تقارن اين نيروها نداشته و افزايش زمان فاز تكيهگاهي بر روي پاي سالم و كاهش سرعت راه رفتن ميتواند ناشي از ترس از افتادن يا عدم اطمينان به پاي مصنوعي باشد بنابراين حركت سريع معلولين زير زانويي كه از سالمت جسمي مناسبي در ديگر اعضاي خود برخوردارند امكانپذير به نظر ميرسد به اين دليل بررسي و مطالعة امكان حركت سريع در معلولين زير زانو و انتخاب پروتز مناسب به اين منظور موضوعي است كه مطالعة آن ميتواند راهگشاي نياز اين دسته از معلولين باشد اگرچه روشهاي تجربي در افزودن گسترة دانش بشر در اين زمينه نقش مهمي ايفا كردهاند ليكن انجام مطالعات فوق و تعيين نقش عوامل موثر و بازدارنده در حركت سريع اين افراد جز از طريق ارائة يك مدل رياضي مناسب امكانپذير نيست با توجه به مطالب فوق ارائة يك چارچوب رياضي جهت شبيهسازي راه رفتن سريع فرد معلول با رعايت شروط سينماتيكي و ديناميكي الزم حركت به عنوان هدف اصلي اين رساله انتخاب شده است در اين چارچوب تأمين پايداري و عدم لغزش كف پاي تكيهگاهي رعايت الگوي طبيعي راه رفتن رعايت قيد حداكثر گشتاور قابل تأمين مفاصل توسط ماهيچهها رعايت قيد محدوديت بر تغييرات سريع گشتاور مفاصل و رعايت شرط حداكثر گشتاور داخلي مجاز در محل اتصال پا و پروتز در هر لحظه از حركت الزامي است عالوه بر اين موارد مطالعات تجربي نشان ميدهند كه در مورد افراد معلول زير زانو عملكرد مفصل مچ در پروتز از اهميت به سزايي برخوردار است نقش كليدي مفصل مچ به ويژه هنگام حركت سريع آشكارتر ميگردد چرا كه اين مفصل در فرد سالم تأمينكنندة بخش اعظمي از انرژي الزم جهت حركت سريع است از اين رو مطالعة عملكرد مفصل مصنوعي مچ و عملكرد جبراني ديگر مفاصل براي دستيابي به باالترين سرعت راه رفتن در اين گونه افراد ضروري است در اين رساله در جهت دستيابي به اهداف فوق از يك مدل دوبعدي 7 عضوي براي مدلسازي راه رفتن انسان در صفحة طولي استفاده شده است از آن جايي كه رعايت سينماتيك طبيعي حركت انسان حين راه رفتن از ملزومات مدلسازي حاضر است اطمينان از حفظ ظاهر مناسب حركت در پاسخهاي حاصل به وسيلة اعمال تعداد مناسبي از قيود مساوي امكانپذير است قيود مساوي ذكر شده به صورت توابعي براي پارهاي از پارامترهاي سينماتيكي مسئله بر حسب حركت افقي مفصل ران قابل بيان هستند اعمال اين قيود مساوي منجر به تبديل مسئله به يك مسئلة حداقل زمان يك درجه آزادي بر حسب پارامتر مستقل مسير حركت افقي مفصل ران ميشود با اعمال ديگر شرايط ضروري شامل قيود پايداري و محدوديت گشتاور و تغييرات سريع آن به صورت قيود نامساوي حل مسئله بر مبناي حل حداقل زمان در صفحة فاز انجام ميگردد پيدا كردن نقاط سوئيچ و تعيين شتاب حركت بين اين نقاط از مراحل كليدي حل در اين روش هستند اين روش امكان اعمال همزمان شرايط فوقالذكر را براي رسيدن به حداكثر سرعت قابل دستيابي فراهم ميسازد در ادامة رساله مدل 7 عضوي به منظور افزايش دقت مدل در اعمال حركت طبيعي انسان حين راه رفتن به يك مدل 3 عضوي اضافه كردن پنجه به عضو پا ارتقا مييابد در ابتدا شبيهسازيها براي يك فرد سالم انجام گرفته و سپس با در نظر گرفتن شرايط پاي مصنوعي حركت سريع فرد معلول مورد مطالعه قرار ميگيرد چارچوب رياضي فوق عالوه بر حصول درك عميق از چگونگي حركت سريع افراد سالم و معلولين زيرزانو امكان مطالعات پارامتري براي دريافتن ارتباط بين قدرت مفاصل و سرعت راه رفتن و همچنين تأثير پارامترهاي المان مچ پاي مصنوعي سختي و پيشفشردگي فنر و ضريب ميرايي بر حركت سريع را فراهم ميآورد نتايج حاصل از اين مطالعات ميتواند در طراحي مناسب تمرينهاي توانبخشي در جهت بهبود حركت سريع افراد و طراحي المان مچ در پاي مصنوعي زير زانو مورد استفاده قرار گيرد

فريضه، تارا

برنامه ريزي حركت حداقل زمان براي راه رفتن انسان داراي پاي مصنوعي زير زانو