طراحی و ساخت مچ پای هوشمند فعال برای راه رفتن و دویدن از طریق بهینه سازی مصرف انرژی و توان

حرکت مچ پای انسان نتیجه تعامل پیچیده بین عصب و ماهیچه ها است. به منظور ایجاد عملکردی مشابه عملکرد عضو واقعی، پروتزهای مچ پای زیادی(غیرفعال، نیمه فعال، فعال) طراحی شده اند. اگر از پروتزهای غیرفعال و نیمه فعال که تامین توان خالصی ندارند و عملکردی متفاوت از عضو واقعی دارند بگذریم، بزرگترین چالش پیش رو در پروتزهای فعال، تامین توان و انرژی موردنیاز به منظور ایجاد رفتاری مشابه رفتار مچ پای سالم است. تامین مستقیم این توان و انرژی، نیاز به محرک با گشتاور و توان بالا دارد که باعث افزایش شدید وزن و اندازه پروتز می شود. در این مقاله به منظور کاهش این انرژی و توان مورد نیاز، از طراحی جدید و متفاوتی به صورت ترکیب محرک غیر فعال (فنر) و محرک فعال (موتور) استفاده می شود که وزن موتور موردنیاز را به شدت کاهش می دهد و علاوه بر مد راه رفتن قادر به پشتیبانی از مد دویدن تا سرعت 2.5 متر بر ثانیه نیز است. مرحله اول این مقاله شامل مدل سازی مکانیکی مچ پا و بررسی کارایی و مصرف توان و انرژی در تمامی مدل های ارایه شده می باشد.