مهندسی عصبی عضلانی
راحله شفائی؛ سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی
دوره 5، شماره 3 ، آذر 1390، ، صفحه 214-228
چکیده
یکی از مسائل کلیدی در نایل شدن به کنترل موفق FES، استفاده از یک مدل مناسب و صحیح از سیستم تحت تحریک الکتریکی است که به‌میزان کافی بیانکنندهی رفتار آن سیستم باشد. مدل‌های محاسباتی کلاسیک که به‌طور متعارف برای این منظور استفاده می‌شوند، ماهیتی جزء‌نگر دارند؛ بنابراین نمی‌توانند اندرکنش موجود در سیستم بیولوژیک را لحاظ کنند. با ...
بیشتر
یکی از مسائل کلیدی در نایل شدن به کنترل موفق FES، استفاده از یک مدل مناسب و صحیح از سیستم تحت تحریک الکتریکی است که به‌میزان کافی بیانکنندهی رفتار آن سیستم باشد. مدل‌های محاسباتی کلاسیک که به‌طور متعارف برای این منظور استفاده می‌شوند، ماهیتی جزء‌نگر دارند؛ بنابراین نمی‌توانند اندرکنش موجود در سیستم بیولوژیک را لحاظ کنند. با توجه به این محدودیت‌ها، اخیرا مدل‌های رفتاری که جعبه سیاه هستند اغلب استفاده می‌شوند. این مدل‌ها روی دینامیک ورودی/ خروجی، که همانا اطلاعات مورد نیاز مدل‌سازی برای طراحی کنترل است تمرکز دارند؛ بدین‌ترتیب به سیستم به عنوان یک کل، که تعاملات بین اجزا را در خود نهفته دارد، پرداخته می‌شود. تاکنون چنین مدلی برای حرکت مفصل آرنج ارائه نشده است. از این رو در این پژوهش، با استفاده از شبکه‌های عصبی دینامیک، شامل شبکه‌های جلوسو با تاخیر زمانی و بازگشتی، به ارائه و اعتبارسنجیِ یک مدل جعبه سیاه از حرکت مفصل آرنج در صفحه‌ی افق، برای کابردهای کنترل حرکت رساندن دست، در افرادی با ضایعه‌ی نخاعی 6C/5Cپرداخته شده است. نهایت انعطاف‌پذیری معماری جلوسو با تاخیر زمانی، در یک ساختار دو لایه با 5 نورون پنهان و استفاده از 25/1 ثانیه از سوابق ورودی، با شاخص عملکرد ضریب همبستگی متقابل %86/89 و نرمالیزه شده‌ی میانگین مربعات خطای % 85/4 رخ داد و به‌عنوان مدلِ برگزیده‌ی این معماری معرفی گردید. بهترین شبکه‌ی بازگشتی با معماری NARX و تعداد سوابق ورودی و خروجی‌ِ برابر نیز، در ساختاری دو لایه با 12 نورون در لایه‌ی پنهان و استفاده از 1/0 ثانیه از سوابق، با شاخص عملکرد همبستگی متقابل %50/92 و نرمالیزه شده‌ی میانگین مربعات خطای % 06/4 رخ داد و به‌عنوان مدلِ برگزیده‌ی این معماری معرفی گردید. مقایسه‌ی بهترین نتایج آموزش با استفاده از شبکه جلوسو از هر دو جنبه‌ی کمی و کیفی به شکل آشکاری بیانکنندهی برتری شبکه‌های بازگشتی در شناسایی سیستم مورد مطالعه است.
مهندسی عصبی عضلانی
عابد خراسانی سرچشمه؛ عباس عرفانیان امیدوار
دوره 5، شماره 3 ، آذر 1390، ، صفحه 245-255
چکیده
در طی دو دهه اخیر، تحریک الکتریکی درون عضلانی به عنوان یک روش بالقوه به منظور بازیابی حرکت عضو فلج مطرح شده است. اصلی ترین چالش در بازیابی حرکت مطلوب در استفاده از تحریک الکتریکی درون عضلانی توسعه یک استراتژی کنترلی مقاوم برای تعیین الگوی‌های تحریک می‌باشد. کنترل دقیق و پایدار عضو در روش تحریک الکتریکی عملکردی درون عضلانی بدلیل خواص ...
بیشتر
در طی دو دهه اخیر، تحریک الکتریکی درون عضلانی به عنوان یک روش بالقوه به منظور بازیابی حرکت عضو فلج مطرح شده است. اصلی ترین چالش در بازیابی حرکت مطلوب در استفاده از تحریک الکتریکی درون عضلانی توسعه یک استراتژی کنترلی مقاوم برای تعیین الگوی‌های تحریک می‌باشد. کنترل دقیق و پایدار عضو در روش تحریک الکتریکی عملکردی درون عضلانی بدلیل خواص غیر خطی و متغیر با زمان سیستم عصبی- عضلانی و همچنین خستگی عضلانی زودرس و وجود تأخیر در این سیستم، مشکل می‌باشد. در این مطالعه تحقیقاتی یک استراتژی مقاوم برای کنترل حرکت چند مفصله با استفاده از تحریک الکتریکی درون عضلانی مطرح شده است. در این روش پارامترهای سیستم به صورت بر خط شناسایی می‌شود. روش ارائه شده ترکیبی از روش کنترل لغزشی با سیستم منطق فازی و کنترل کننده عصبی می‌باشد. به منظور ارزیابی مقاوم بودن، پایداری و دقت کنترل کننده، آزمایشات زیادی بر روی سه رت انجام شده است. نتایج آزمایشات نشان میدهد که روش پیشنهادی قابلیت کنترل دقیق حرکت گام برداشتن با همگرایی سریع را دارد.
مهندسی توان‌بخشی
وهاب نکوکار؛ عباس عرفانیان امیدوار
دوره 4، شماره 4 ، اسفند 1389، ، صفحه 327-336
چکیده
بالا بودن سطح مصرف انرژی متابولیک و نیروی زیاد وارد بر دستة واکر از عوامل محدودکننده در گام برداشتن افراد دچار ضایعه نخاعی با کمک تحریک الکتریکی عملکردی، محسوب می‌شود. فرد معلول در هنگام گام برداشتن برای حفظ تعادل و جبران کمبود گشتاورهای ایجاد شده در مفصل‌های پایین‌تنه، نیروی زیادی به دستة واکر وارد می‌کند. در این مقاله یک مدل ...
بیشتر
بالا بودن سطح مصرف انرژی متابولیک و نیروی زیاد وارد بر دستة واکر از عوامل محدودکننده در گام برداشتن افراد دچار ضایعه نخاعی با کمک تحریک الکتریکی عملکردی، محسوب می‌شود. فرد معلول در هنگام گام برداشتن برای حفظ تعادل و جبران کمبود گشتاورهای ایجاد شده در مفصل‌های پایین‌تنه، نیروی زیادی به دستة واکر وارد می‌کند. در این مقاله یک مدل گام برداشتن فرد دارای ضایعه نخاعی با واکر در صفحه دو بعدی ارائه شده است. با استفاده از این مدل و کنترل بهینه الگوی تحریک عضلات طوری تعیین شدهاند که علاوه بر کمینه بودن خطای ردیابی مسیر مرجع مفصل‌های پایین‌تنه، میزان تحریک الکتریکی عضلات پایین‌تنه و همچنین نیروی عکسالعمل دستة واکر کمینه باشد. گشتاور لازم برای بالاتنه و دستها نیز بر اساس همین تابع هزینه تعیین می‌شوند؛ اما مسیر مرجعی برای مفصل‌های آنها تعریف نشده است. نتایج نشان میدهد که نیروهای عکسالعمل دستة واکر و زمین با مقادیر اندازهگیری شده، شباهت زیادی دارد و الگوی تحریک عضلات تولید شده در شبیهسازی با الگوهای تحریک گام برداشتن در مطالعات گذشته، مطابقت دارد.
مهندسی توان‌بخشی
علی مالکی؛ علی فلاح
دوره 2، شماره 2 ، شهریور 1387، ، صفحه 131-140
چکیده
بیماران ضایعه نخاعی سطوح مهره های پنجم و ششم گردنی قادر به کنترل ارادی حرکت های مفصل شانه هستند اما برای حرکت مفصل آرنج، بعضی از عضلات مربوط فلج شده است. با استفاده از FES و تحریک مناسب عضلات فلج می توان بیمار را در انجام حرکت های روزمره زندگی یاری کرد. یکی از عمده مشکلات استفاده از FES برای بازتوانی حرکت دست رسانی، فراهم آوردن ...
بیشتر
بیماران ضایعه نخاعی سطوح مهره های پنجم و ششم گردنی قادر به کنترل ارادی حرکت های مفصل شانه هستند اما برای حرکت مفصل آرنج، بعضی از عضلات مربوط فلج شده است. با استفاده از FES و تحریک مناسب عضلات فلج می توان بیمار را در انجام حرکت های روزمره زندگی یاری کرد. یکی از عمده مشکلات استفاده از FES برای بازتوانی حرکت دست رسانی، فراهم آوردن فرامین ارادی برای سطوح بالای کنترل است. سینرژی کینماتیک و سینرژی عضلات دو گزینه اصلی برای این منظورند. در این مقاله این دو منبع فرمان مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته اند، علاوه بر این، شیوه ای تلفیقی نیز پیشنهاد شده است که از کارایی بالاتری برخوردار است. برای همین منظور، داده های EMG و کینماتیک طی انجام گروهی از حرکت های روزمره زندگی(ADL) ، ثبت و پیش پردازش شد. سپس بررسی های دقیقی انجام شده است تا مقادیر مناسب برای متغیرهای شبکه عصبی کنترل گر سطح بالا تعیین گردد. در ادامه شش ساختار مختلف کنترل گر شبکه عصبی با داده های EMG و/یا کینماتیک آموزش داده شد. با این شیوه، درصد همبستگی متقابل بین تخمین و اندازه گیری برای تراژکتوری های همه ثبت ها، 94.76% برای سینرژی کینماتیک و 98.08% برای سینرژی عضلات است. در روش تلفیقی، این مقادیر به ترتیب به 94.82% و 98.84% بهبود یافته است. علاوه بر این، روش تلفیقی با تخمین وضعیت مطلوب برای مفصل دیستال و میزان فعالیت عضلات فلج، راه را برای بهبود کارایی کنترل گر سطح پایین هموار می سازد.
مهندسی عصبی عضلانی
علی استکی
دوره -1، شماره 1 ، آبان 1383، ، صفحه 15-23
چکیده
میزان دقیق تاثیر عضلات دست بر زوایای انگشتان به واسطه پیچیدگی سیستم حرکتی دست انسان روشن نیست. این امر جهت بازیابی عملکرد حرکتی از دست رفته با استفاده از تحریک الکتریکی عملکردی ضروری است. در این مطالعه، با استفاده از یک مدل سه بعدی از شست و انگشت اشاره، میزان تاثیر سطح تحریک هر یک از عضلات موثر خارجی و داخلی دست انسان بر موقعیت ...
بیشتر
میزان دقیق تاثیر عضلات دست بر زوایای انگشتان به واسطه پیچیدگی سیستم حرکتی دست انسان روشن نیست. این امر جهت بازیابی عملکرد حرکتی از دست رفته با استفاده از تحریک الکتریکی عملکردی ضروری است. در این مطالعه، با استفاده از یک مدل سه بعدی از شست و انگشت اشاره، میزان تاثیر سطح تحریک هر یک از عضلات موثر خارجی و داخلی دست انسان بر موقعیت هر یک از مفاصل آن به صورت کمی بررسی گردید. کف دست، شست و انگشت اشاره به عنوان یک زنجیره از اجسام صلب که توسط مفاصل با یک یا دو درجه آزادی چرخشی به یکدیگر متصل هستند مدل شد. به هر مفصل، گشتاور حاصل از نیروی عضله و گشتاور غیرفعال مفصل اعمال گردید. معادلات تعادل استاتیکی مفاصل بر اساس سطح تحریک هر عضله از صفر تا صد در صد با استفاده از روش مکانیک مستقیم به صورت عددی حل شدند که در آن، موقعیت هر مفصل به عنوان تابعی از میزان تحریک هر عضله محاسبه گردید. نتایج نشان داد در مفصل متصل کننده انگشت اشاره به دست، اثر فلکسیونی عضلات خارجی تقریبا دو برابر اثر عضلات داخلی است و هر یک از عضلات سیستم اکستنسور به تنهایی قوی تر از عضلات فلکسور خارجی هستند. در مفصل های دیستال انگشت اشاره، عضلات داخلی به عنوان اکستنسورهای ضعیفی عمل می نمایند. در مفصل متصل کننده شست به دست، عضلات اکستنسور قوی تر از عضلات فلکسور و اثر فلکسوری عضلات اداکتور می باشند و عضلات ابداکتور و موثرتر از عضلات اداکتور هستند. عضلات فلکسور در مفاصل دیستال شست هم پایه عضلات اکستنسور عمل مینمایند. در افرادی که از تحریک الکتریکی عضلات جهت بازیابی حرکت دست استفاده می کنند، مناسب ترین و حداقل عضلات لازم برای ایجاد زوایای مورد نظر و نیز جهت گرفتن و اعمال نیرو به اجسام تعیین گردید.
