توانبخشي رباتيك با قابليت انطباق سختي مفصل آرنج

Robotic rehabilitation with the elbow stiffness adjustability

افزايش كيفيت تعامل انسان و ربات موجب پيدايش دستگاه هاي جديد در حوزه توانبخشي شده است. تطابق مكانيزم با مشخصه هاي فيزيكي انسان مي تواند تعامل ايمن و كارآمد بين كاربر و ربات ايجاد كند. توجه به تغييرات سختي مفاصل در طول حركت در ايجاد احساس راحتي براي بيمار و موفقيت برنامه توانبخشي بسيار موثر است. در اين مقاله يك ربات محرك كابلي به عنوان ابزاري جديد در زمينه توانبخشي، با هدف ايجاد بيشترين تطابق با عملكرد آرنج انسان، معرفي مي شود. به علاوه در طراحي ربات توانبخشي آرنج مزايايي چون ارزان و سبك بودن، ايجاد حركت هموار، كاهش ابعاد موتورهاي محرك در نظر گرفته شده است. در اين مقاله روابط حاكم بر سيستم با محوريت مساله سختي بيان شده است. ارتباط ميان پارامترهاي توصيف كننده رفتار ديناميك مكانيزم با حركت هاي نوساني آرنج بررسي شده و در نمونه ساخته شده مورد آزمايش قرار گرفته است. در آزمايش‌هاي انجام شده، مسير و دامنه حركت ربات مطابق با برنامه هاي توانبخشي آرنج طراحي شده است. چنين مكانيزمي به علت شبيه سازي رفتار آرنج انسان مي تواند كاربردهاي گسترده اي در حوزه پزشكي رباتيك داشته باشد.

The quality improvement of human and robot interface has led to create a new device in this area. The adaptation of robot with the physical characteristics of body creates a safe and efficient interface between robot and user. Considering the joint stiffness variation during the motion range can make the patient feel better and thus, bring success for the rehabilitation program. In this paper, acable actuated robot is introduced as a new rehabilitation approach. Cable actuator is used in this project in order to achieve to maximum adaptation with elbow operation. Moreover in the design of rehabilitation device, some advantages are regarded like the low-cost and light weight, smooth joint motion and motor size reduction. Inthispaper,equationsof the systemare describedwith focus onstiffnessissue. The dynamic parameters related to the elbow behavior are described and the performance of the elbow rehabilitation device is examined. In tests which are carried out, the trajectory for elbow range of motion is planned according to elbow rehabilitation exercises. As the presented mechanism able to simulate elbow rehabilitation, it can be used more widely in the field of medical robotics.