دینامیک و سینماتیک زیستی
امیرحسین جوانفر؛ مهدی بامداد
دوره 16، شماره 2 ، شهریور 1401، ، صفحه 133-145
چکیده
مدل‌سازی بیومکانیک مفاصل انسان با توجه به اهمیت بالا و کاربرد آن، از دیرباز مورد توجه محققان بوده و از این رو همواره روش‌های مدل‌سازی مفاصل و تحلیل دینامیک حرکت انسان در حال توسعه است. در این مقاله مدل بیومکانیکی زانو توسعه داده شده و یک روش کلی برای تجزیه و تحلیل دینامیکی مسائل تماس در ترکیب با مدل اسکلتی عضلانی ارائه شده است تا ...
بیشتر
مدل‌سازی بیومکانیک مفاصل انسان با توجه به اهمیت بالا و کاربرد آن، از دیرباز مورد توجه محققان بوده و از این رو همواره روش‌های مدل‌سازی مفاصل و تحلیل دینامیک حرکت انسان در حال توسعه است. در این مقاله مدل بیومکانیکی زانو توسعه داده شده و یک روش کلی برای تجزیه و تحلیل دینامیکی مسائل تماس در ترکیب با مدل اسکلتی عضلانی ارائه شده است تا تحت شرایط بارگذاری واقعی رفتار مدل دینامیکی زانو ارزیابی شود. توسعه‌ی این مدل دینامیکی شامل بیان هندسی منحنی‌های تماسی و الگوریتمی برای تعیین نقاط تصادم است. در این مطالعه به محاسبه‌ی عمق نفوذ غضروف و نیروی تماس از طریق قانون تماس ناپیوسته‌ی غیرخطی پرداخته شده است. بنابراین حرکت نسبی استخوان ران و ساق از طریق نیروهای عکس‌العمل شامل تماس دو زیرلایه‌ی تماسی غضروف و استخوان در زانو مدل‌سازی شده است. هم‌چنین دو مدل جدید منحنی برازش شده-صفحه، و مدل کره-صفحه با هم مقایسه شده و یک تحلیل برای مواردی مانند آرتروز زانو ارائه شده است. در این پژوهش حداکثر 12% تفاوت در عمق نفوذ غضروف مفصل تیبیوفمورال داخلی مشاهده شده که با توجه به ضرورت مدل‌سازی دقیق‌تر برای محاسبه‌ی گشتاورهای زانو، این مساله از اهمیت زیادی برخوردار است. در مقایسه‌ی زانوی سالم و آرتروزی، مشاهده شده است که لزوما نیروی تماس در بیماران آرتروزی افزایش نیافته بلکه کاهش ضخامت غضروف موجب پیدایش تماس استخوان-استخوان در فرایند گام‌برداری میشود. میزان پیک عمق نفوذ در زانوی سالم 705/0 میلی‌متر بوده در حالی که این میزان برای زانوی 75% آرتروزی حدود 28% کاهش یافته است. این روش پیشنهادی با محاسبات نسبتا سریع و دقیق، ابزار مناسبی در تحلیل و کنترل مکانیسم‌های اسکلت خارجی میباشد.
رباتیک در پزشکی / بیورباتیک
محیا سالم؛ سعید ابراهیمی؛ مهدی بامداد
دوره 11، شماره 2 ، مرداد 1396، ، صفحه 111-125
چکیده
در این تحقیق، یک برونپوش بالاتنه به‌منظور انجام تمرین‌های توان‌بخشی و کمک به افراد دارای مشکل حرکتی در انجام کارهای روزانه طراحی شده است. این برونپوش قادر به دوران دو درجه‌ی آزادی مفصل شانه به صورت فعال و یک درجه‌ی آزادی به صورت غیرفعال است. در سیستم طراحی شده از ایده‌ی مکانیزم انتقال کابلی و پولی راهنما با قابلیت تغییر راستای ...
بیشتر
در این تحقیق، یک برونپوش بالاتنه به‌منظور انجام تمرین‌های توان‌بخشی و کمک به افراد دارای مشکل حرکتی در انجام کارهای روزانه طراحی شده است. این برونپوش قادر به دوران دو درجه‌ی آزادی مفصل شانه به صورت فعال و یک درجه‌ی آزادی به صورت غیرفعال است. در سیستم طراحی شده از ایده‌ی مکانیزم انتقال کابلی و پولی راهنما با قابلیت تغییر راستای اعمال نیرو بهره برده شده است. در این طرح، بر پایه‌ی سیستمی با ساختاری ساده تنها از یک کابل برای حرکت رفت و برگشتی هر محور استفاده شده است. مکانیزم میله‌ای طراحی شده در این طرح با دوران دو درجه‌ی آزادی مفصل شانه، قابلیت حمل آن را بدون نیاز به پایه‌ای ثابت فراهم آورده است. سیستم محرکه‌ی هر محور مستقل از محور دیگر عمل میکند، و بدین ترتیب، می‌توان تنها مکانیزم مربوط به یک محور را روی بازو نصب و از آن استفاده نمود. این برونپوش حرکت کتف را در راستای عمودی محدود نمیسازد و در ضمن، ارزان، سبک، و قابل حمل بوده و به آسانی پوشیده میشود. در این مقاله، پس از معرفی سیستم برونپوش، روابط مربوط به گشتاور موتورها برای انجام گستره‌ی مشخصی از وظایف بدست آورده میشود. در ادامه، معادلات سینماتیکی و دینامیکی حاکم بر سیستم برونپوش استخراج گردیده و با شبیه‌سازی سیستم در نرم‌افزارهای کتیا و متلب و ارائه‌ی نتایج، عمل‌کرد آن مورد ارزیابی قرار میگیرد. نتایج حاصل مشخص میکند که برونپوش طراحی شده به خوبی قادر به انجام تمرین‌های توان‌بخشی برای مفصل شانه میباشد.
