پديد آورنده :
كيوان آرا، محبوبه
عنوان :
حل سينماتيك معكوس و طراحي مسير حركت بيماران پرتس در حركت با ارتز اسكاتيش رايت
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
چهارده، 127ص.: مصور، نمودار
يادداشت :
ص.ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
محمدجعفر صديق
استاد مشاور :
محمدتقي كريمي
توصيفگر ها :
شناسايي گيت حركت , مدل دوپاي سه بعدي , گيت حركت سه بعدي , سينماتيك معكوس حركت در سه بعد , طراحي گيت حركت سه بعدي , شناسايي طول اعضاي بدن انسان , كاليبراسيون ربات هاي انسان نما
تاريخ نمايه سازي :
94/2/19
استاد داور :
مهدي كشميري، مصطفي غيور
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/09/27
چكيده فارسي :
چكيده بيماري پرتس بيماري است كه در آن به داليلي نامعلوم خونرساني به سر استخوان ران قطع شده و نتيجه اين است كه سر استخوان ران نرم ميشود در مدت زماني كه اين استخوان نرم است بدليل فشارهاي وارده بر اين مفصل سر استخوان تغيير شكل ميدهد و اين تغيير شكل باعث ايجاد اختالل در حركت بيمار ميشود تمام كوششهايي كه پزشك معالج در درمان اين بيماري انجام مي دهد در راستاي كاهش فشار وارد بر سر استخوان ران در دوره اي است كه خونرساني قطع شده است تا بتواند از تغيير شكل استخوان جلوگيري كند پزشكان بر اين باورند در صورتي كه دوپا از يكديگر به اندازه كافي باز شده باشند سر استخوان ران طوري داخل حفره لگن قرار ميگيرد كه فشار وارد بر آن كاهش يابد از رايجترين روشهاي درمان اين بيماري استفاده از ارتز اسكاتيش رايت است كه در ناحيه لگن بسته ميشود و هنگام راه رفتن دو پا را از يكديگر باز نگه ميدارد ولي مطالعات باليني موجود حاكي از تاثير كم اين ارتز در روند بهبود بيماري دارد از اين سو مسئلهي مورد اهميت در اينجا عبارتست از اينكه با اعمال چه تغييراتي بر ارتز كنوني و يا طراحي چه ويژگيهايي در ارتزي جديد باعث بهبود روند درمان اين بيماري ميشود با توجه به اينكه بار اعمالي به مفصل و استخوان ران تابع گيت راه رفتن بيمار و نيز فيزيك ارتز و چگونگي تعامل نيرويي بدن با ارتز است براي طراحي ارتزي مناسب و پيشنهاد گيت مناسب راه رفتن براي كاهش نيروهاي اعمالي به سر استخوان ران مي بايست اين كميات را براي پارامترها و طرح هاي مختلف ارتز به دست آورد اين كار معموال از طريق ساخت ارتز و انجام تست صورت ميگيرد كه مستلزم صرف وقت و هزينهي بسياري ميباشد در مقابل ميتوان با انجام مطالعات سينماتيكي بر حركت اين بيماران و ارائهي مدلي از حركت آنها گيت حركت با ارتز فوق را به شكل تئوري مورد مطالعه قرار داد هدف اصلي اين پايان نامه تحليل سينماتيكي و ارائهي گيتي است از حركت افراد با ارتز اسكاتيش رايت به قسمي كه از طريق اين گيت بتوان اثر تغيير در پارامترهاي مختلفي از اين ارتز از جمله زاويه بين دوپا را بر حركت انسان به خوبي نشان داد چنين گيتي امكان بررسي اثر تغيير در پارامترهاي ارتز را بر نيروي وارد بر مفصل ران فراهم خواهد نمود در اين پاياننامه جهت توليد اين گيت ابتدا با انجام مطالعاتي به روي دادههاي مربوط به حركت با ارتز اسكاتيش رايت به شناسايي گيت حركت با اين ارتز در فضاي كارتزين پرداخته شده چرا كه به طور بارزي باز شدن دوپا از يكديگر باعث تغيير در نحوهي حركت شخص ميشود و گيتي سه بعدي براي انسان ايجاد ميكند با داشتن ديد كافي از حركت با ارتز فوق ارائه مدلي سه بعدي كامال مستقل از نتايج آزمايشگاهي كه بتواند با حداقل درجات آزادي بهترين تطابق را با راه رفتن اين افراد داشته باشد امكان پذير شد براي صحت سنجي اين مدل سه بعدي نيز از نتايج سينماتيك مستقيم حركت با ارتز استفاده شده است در ادامه روشهاي حل سينماتيك معكوس حركت يك مدل دوپاي سه بعدي بر اساس دادههاي موجود بيان شده و سپس با ارائهي فرضياتي ساده شونده بر مبناي شناسايي گيت انجام شده به طراحي گيتي در سه بعد پرداختهشد كه اين گيت بتواند حركت به ازاي زواياي مختلف بين دوپا را به خوبي نشان دهد در روند حل اين پايان نامه براي افزايش دقت در مدلسازي به شناسايي طول اعضاي بدن انسان پرداخته شده و از اين سو بر آن شديم كه مسئله كاليبراسيون رباتهاي انساننما را با فرض عدم امكان اندازهگيري زواياي بين عضوها را نيز مورد بررسي قرار دهيم ايده كلي روش ارائه شده در اين بحث استفاده از تنها اطالعات مربوط به ماركرهاي قرار داده شده روي بدنهي يك ربات بوده است كلمات كليدي بيماري پرتس ارتز اسككككاتيش رايت شكككناسكككايي گيت حركت مدل دوپاي سكككه بعدي گيت حركت سكه بعدي سكينماتيك معكوس حركت در سكه بعد طراحي گيت حركت سه بعدي شناسايي طول اعضاي بدن انسان كاليبراسيون رباتهاي انساننما
چكيده انگليسي :
Inverse Kinematics and Path Planning of LCPD subjects walking with Scottish Rite Orthosis Mahboubeh Keyvanara m keyvanara@me iut ac ir Date of Submission 2014 09 10 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mohammad Jafar Sadigh jafars@cc iut ac irAbstract This research presents a kinematic analysis of Perthes patients walking with the Scottish Rite Orthosis and uses amathematical model to generate a three dimensional gait of these patients walking Legg Calve Perthes Disease LCPD is a disorder involving the closure of the blood supply of the femoral head resulting in the hip bone turning black Problems such as decreasing hip joint range of motion alternation in growth of femoral bone and pain in the hip jointduring walking are associated with this disease One of the most famous treatments used for this illness is the so calledScottish Rite Orthosis Considering little improvement this orthosis has on the treatment of the illness it would benecessary to facilitate study of effect of this orthosis and its design parameters on the reduction of forces applied to thehip joint To this end first a kinematic analysis of walking with the Scottish Rite Orthosis is neccessary through whichgenerating the gait of walking with the former orthosis and also surveying effects of different parameters of this orthosison the walking such as different angles it could bound the legs to have is possible Planning the path of walking withthe Scottish Rite Orthosis for its different parameters consists of presenting a mathematical model of the patients usingit The prerequisite of such model is defining the best yet the least generalized coordinates to express the walking ofsuch patients and this requires the knowledge of their gait performance and also the perception of the effects this orthosishas on the patients walking In this research gait analysis of the patients using this orthosis is done in the Cartesiancoordinates using the data of a Gait Analyzing System This analysis shows that walking with open legs causes an out of sagittal plane motion and needs to be modeled using a three dimensional model Thus we present a model which isa 7 linked one with the total of 18 degrees of freedom giving us the chance to study the gait totally independent fromthe experiments results The model is verified by numerical simulation and comparison of its results with those obtainedfrom experiments done by the Gait Analyzing System In order to generate the time history of the model s generalizedcoordinates in the path planning procedure simplifying assumptions of the gait on the basis of the gait analysis done are presented and the inverse kinematics problem for the three dimensional model is solved using the path planned forthe hip and ankle joints in the cartesian coordinates Furthermore for the modelling to have high accuracy identifyingits length parameters is necessary To this end calibration of humanoid robots is also a topic followed in this research where due to the inability of measuring the joint angles in humanoid robots this calibration problem leads us into workingwith a nonlinear model Keywords Legg Calve Perthes Disease Scottish Rite Orthosis Gait Analysis Direct Kinematics Inverse Kinematics Biped Motion Three Dimensional Gait Path Planning BipedCalibration
استاد راهنما :
محمدجعفر صديق
استاد مشاور :
محمدتقي كريمي
استاد داور :
مهدي كشميري، مصطفي غيور
