نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد
2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد
3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود
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 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.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Design and Dynamic Analysis of an Arm Exoskeleton with Cable Tendon for Shoulder Joint Motion
نویسندگان [English]
- Mahya Salem 1
- Saeed Ebrahimi 2
- Mehdi Bamdad 3
1 1M.Sc Student, Mechanical Engineering Department, Yazd University, Yazd, Iran
2 Associate Professor, Mechanical Engineering Department, Yazd University, Yazd, Iran
3 Assistant Professor, Mechanical Engineering Department, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
چکیده [English]
In this study, a portable upperlimb exoskeleton is designed for the purpose of rehabilitation and helping the disabled people to do their daily activities. This exoskeleton has two active and one passive degrees of freedom for the shoulder joint. In this system, the idea of cable transmossiom mechanism and guidance pulley with the ability to change the force direction is used. The two active DOFs of the shoulder joint is achived only by pulling one cable for each axis based on the novel design of this mechanism. Each axis of the shoulder is driven independently which implies that a single axis can be installed on the arm. This exoskeleton does not impose any limitation on the vertical motion of the scapula. In addition, it is inexpensive, lightweight and can easily be used. In this paper, after introducing the exoskeleton system, the required motor torques for generating a prescribed task are obtained. In the next step, the kinematic and dynamic equations of this system are derived. By simulating the exoskeleton in CATIA and MATLAB softwares, and presenting the results, the performance of the exoskeleton is evaluated. The results show that this novel exoskeleton system posses an excellent capacity to perform the rehabilitation excersises for shoulder joint.
کلیدواژهها [English]
- Exoskeleton
- Shoulder Joint
- Cable Tendon
- series elastic actuator