ارايه پارامترهاي بهينه صندلي ماشين (پرايد) جهت كاهش آسيب به مفصل زانوي راننده

Providing Optimal Parameters for Car Seats (Pride) to Reduce Damage of the Knee Joint

هدف: رانند‌گان بدليل استفاده مداوم از كلاچ و ترمز در حين رانندگي نيروي فشاري خارجي زياد و متناوبي در زواياي مختلف فلكشن و اكستنشن زانو، بر روي مفصل زانو وارد مي‌كنند. كه اين آسيبها شامل بروز درد كمر و زانو مي باشد. طراحي و نوع صندلي خودرو در راحتي و سلامت سرنشين و جلوگيري از درد‌هاي عضلاني،كمر و زانو به طور مستقيم ارتباط دارد. روش بررسي: در اين پژوهش آزمايشها‌ي مختلفي بر روي 4 راننده بر روي صندلي پرايد با نصب سنسور اندازه‌گيري نيرو زير پاي راننده و روي پدال كلاچ و ترمز، نيروي تماسي پدال ماشين و كف پاي راننده اندازه گيري شده است. همزمان با دوربين‌هاي سرعت بالا اطلاعات سينماتيكي حركتي اندام تحتاني طي مراحل گرفتن كلاچ ثبت شده و به عنوان ورودي به مدل عضو تحتاني شبيه‌سازي شده توسط جعبه ابزار SimMechanics در محيط متلب اعمال شده و گشتاور مفصل زانو حين عمل پدالگيري به عنوان خروجي بدست مي آيد سپس با تغيير در پارامترهاي صندلي از طريق كدنويسي، بهينه ترين حالت براي صندلي كه در حين پدالگيري كمترين گشتاور به مفصل زانو وارد شود استخراج مي شود. يافته ها: با استفاده از مكانيزمهاي پدال گيري و بهينه‌سازي پارامترهاي صندلي اين نتيجه حاصل مي شود كه اگر ارتفاع صندلي پرايد 6 سانتيمتر و فاصله افقي پاشنه تا نشيمن‌گاه 9 سانتيمتر قابليت جابجايي يابد مي‌توان گشتاور وارده بر مفصل زانو را در حدود 1015 در صد كاهش داد. نتيجه‌گيري: با توجه به اينكه صندلي پرايد امكان حركت به جلو و عقب يعني تغيير فاصله افقي نشيمن‌گاه تا پدال را دارد مي‌توان با اضافه كردن اهرمي كه 6 سانتيمتر قابليت جابجاي ارتفاع نشيمن‌گاهي را بدهد شرايط بهتري را در رانندگي با اين خودرو فراهم كرد. روش ارائه شده با توجه به راهكارهاي در نظر گرفته شده در مطالعات قبلي داراي مزيت‌هاي بسياري مي باشد. سادگي مدل بيان شده، سرعت بالاي محاسبات و همچنين در محاسبات آينده با اعمال ضريب فنر و دمپر، مي توان نقش ماهيچه ها را اعمال نمود.

Purpose: Due to the continuous use of pedal in duration of driving time, high external pressure in different knee flexion and extension angles on drivers’ knee joint may be applied. These injuries include low back pain and knee pain. The comfortable and sufficiently spacious car sit, may influence the low back pain and knee pain associated by design and type of car seat. Methods: In this study, various tests were conducted on four drivers, contact force between the pedals and driver’ foot is measured by installing sensors on the clutch and brake pedal. The kinematic data is recorded by highspeed camera during pedaling. These data is used as inputs and the moment of knee joint while pedaling is obtained as outputs in the mathematical model attained by MATLAB SimMechanics software. The optimal seating positions is obtained by changing the parameters of the seat through coding and extracting the lowest torque put on knee joint. Results: Using the pedal mechanism and optimization of chair parameters, this result shows that the height of Pride seat and the horizontal distance between the heel and the seat is shifted to 6cm and 9cm, respectively. Moreover, reducing the maximum internal kneeextension moment by around 10 to 15 percent. Conclusion: Considering that pride seat can be moved to the front and rear position means that the horizontal distance between pedals and seat is changed. To improve driving of this vehicle, we can add a lever which is moveable seat height to 6 cm. This method have many advantage: Simply stated model, highspeed computing and the future of computing by a coefficient of spring and damper maybe applied to the muscles.