مدل سازی سینماتیکی و طراحی بهینه ی یک مکانیزم توانبخشی حرکت پای افراد ناتوان

امروزه با پیشرفت علم مهندسی در زمینه ی پزشکی، استفاده از سیستم های توانبخشی رباتیکی جهت درمان ناتوانی حرکتی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. طراحی و ساخت این دستگاه ها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. یکی از مهم ترین وسایل توانبخشی مورد استفاده سیستم های کمک حرکتی پا هستند که از جمله مسایل مهم در راستای طراحی و ساخت این سیستم ها حرکت دادن پا بر اساس الگوی صحیح راه رفتن می باشد. در این مقاله طراحی یک دستگاه فعال یک درجه آزادی جهت توانبخشی پای افراد ناتوان ارایه شده است. مدل پیشنهادی مبتنی بر ساختار یک مکانیزم چهارمیله ای است که پارامترهای طراحی و ساخت آن با بکارگیری الگوریتم بهینه سازی ژنتیک به گونه ای انتخاب می شوند که حرکت پا کمترین اختلاف را با الگوی راه رفتن دارا باشد. پس از استخراج معادلات سینماتیکی حلقه بسته ی سیستم و حل آن ها، بهینه سازی با تمرکز بر روی هر یک از مفاصل ران و زانو به طور جداگانه با تغییر مناسب ضرایب وزنی تابع هدف (W1 و W2) به انجام رسیده است. با توجه به تابع هدف بهینه سازی تعریف شده، با افزایش W1 نسبت به W2 قابلیت سیستم در نزدیک نمودن زاویه ی مفصل ران به تابع زمانی مطلوب و با افزایش W2 نسبت به W1 توانایی دستگاه در نزدیک کردن زاویه ی مفصل زانو به تابع زمانی متناظر افزایش می یابد. نتایج بدست آمده گویای توانایی دستگاه در توانمندسازی حرکت پای افراد ناتوان در جهت بازتوانی حرکت مطلوب راه رفتن برای آنهاست.