عنوان مقاله :
Online Usage of Biomechanical and Simulation Software in Analysis of Rehabilitation Robots Performances by Applying Simulation Technique
عنوان به زبان ديگر :
استفاده برخط از نرمافزارهاي بيومكانيكي و شبيه‌سازي در ارزيابي عملكرد ربات‌هاي توانبخشي: رويكرد شبيه‌سازي
پديد آورندگان :
Khamar، Maryam Department of Electrical Engineering - School of Engineering - University of Isfahan, Isfahan, Iran , Edrisi، Mehdi Department of Electrical Engineering - School of Engineering - University of Isfahan, Isfahan, Iran , Forghany، Saeed Department of Orthoses and prostheses - School of Rehabilitation Sciences - Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
كليدواژه :
Wearable Robot , Teaching in walk cycle , OpenSim Software
چكيده فارسي :
Introduction: Rehabilitation robots have the ability to assist the patients with paralysis and semi-paralysis. Besides, these robots are capable of being programmed to perform various rehabilitation methods. However, evaluating their functions and their effects on human’s body are still two of the main challenges of theses robots. The purpose of the present study was to introduce a method for assessing the function of a rehabilitation robot in modifying the crouch gait to normal gait, by using online biomechanics and computational software. Materials and Methods: Rehabilitation robot and human leg were simulated using Inventor (Autodesk, Inc.) and OpenSim (Stanford University) software. User’s muscle strength was calculated according to a crouch gait. The system got the position of each joint and muscle strength as input, and determined the torque required for each hip and knee joints. Results: The performance of rehabilitation robot on human body was evaluated by relating the simulation in biomechanical and computational software. The kinematic and kinetic effects of robots on model of human model with crouch gait pattern was confirmed. In addition, the error of tracking normal gait with wearable robot was less than 0.06 rad for user with crouch gait. Conclusion: By using a simulation method and analyzing the motion data of a person gait pattern, an optimal path can be defined individually for each person, which reduces the risk and error of tracking while using the rehabilitation robot. It is also possible to change the mechanical and control structure of wearable robots in simulation without the cost and risk of laboratory evaluation.
چكيده به ساير زبانها :
مقدمه: ربات‌هاي توانبخشي امكان حركت اندام فلج و يا نيمه فلج را فراهم مي‌كنند. اين ربات‌ها قابليت برنامه‌ريزي دارند و مي‌توان روش‌هاي مختلف توانبخشي را با كمك آن‌ها تحقق بخشيد. از جمله چالش‌هاي اصلي اين وسايل، چگونگي ارزيابي عملكرد درست ربات‌ها و بررسي اثرات آن بر روي افراد است. هدف از انجام پژوهش حاضر، معرفي روش ارزيابي عملكرد يك ربات پوشيدني، در اصلاح سيكل راه رفتن اندام تحتاني شخص مبتلا به اختلال حركتي راه رفتن چمباتمه‌اي با استفاده برخط از نرمافزارهاي بيومكانيكي و محاسباتي بود.
مواد و روش‌ها: مدل ربات پوشيدني براي يك پا و مدل بدن انسان با استفاده از نرمافزارهاي Autodesk Inventor و OpenSim شبيه‌سازي شد. سپس نيروي عضلات با توجه به الگوي راه رفتن فرد داراي اختلال حركتي چمباتمه‌اي محاسبه گرديد. با اعمال نيرو و با استفاده از نرم‌افزار OpenSim، موقعيت، سرعت و شتاب مفاصل ران و زانو به صورت برخط به دست آمد و به عنوان ورودي به سيستم كنترل ربات ارسال شد.
يافته‌ها: با برقراري ارتباط بين نرمافزارهاي شبيه‌سازي، بيومكانيكي و محاسباتي، تأثير يك ربات پوشيدني بر روي مدل انسان و همچنين، اثر آن بر روي عضلات حين راه رفتن بررسي و مؤثر بودن استفاده از اين روش تأييد گرديد. يافته‌هاي حاصل از شبيه‌سازي نشان داد كه ربات پوشيدني براي كاربر داراي اختلال حركتي چمباتمه‌اي، مسير راه رفتن طبيعي را با خطاي كمتر از 06/0 راديان دنبال كرد.
نتيجه‌گيري: با استفاده از روش شبيه‌سازي و تحليل داده‌هاي حركتي فرد داراي اختلال، مي‌توان مسير بهينه مناسب با هر فرد را به صورت مجزا براي ربات توانبخشي تعريف كرد كه سبب كاهش خطر استفاده ار ربات و خطاي رديابي حين استفاده از ربات توانبخشي مي‌شود. همچنين، امكان تغيير ساختار مكانيكي و كنترلي ربات‌هاي پوشيدني بدون صرف هزينه وجود دارد.
عنوان نشريه :
پژوهش در علوم توانبخشي
