მხრის ეგზოკონცენტური რეაბილიტაცია: 10 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

მხარი არის ადამიანის სხეულის ერთ -ერთი ყველაზე რთული ნაწილი. მისი სახსრები და მხრის სახსარი მხრის მხრის ფართო სპექტრის მოძრაობის საშუალებას იძლევა და, შესაბამისად, საკმაოდ რთულია მოდელირება. შესაბამისად, მხრის რეაბილიტაცია არის კლასიკური სამედიცინო პრობლემა. ამ პროექტის მიზანია შექმნას რობოტი, რომელიც ეხმარება ამ რეაბილიტაციას.

ეს რობოტი მიიღებს ეგზოს ჩონჩხის ფორმას სხვადასხვა სენსორებით, რომელიც გაზომავს შესაბამის პარამეტრებს მკლავის მოძრაობის დასახასიათებლად, შემდეგ კი შეადარებს მიღებულ შედეგებს მონაცემთა ბაზასთან, რათა დაუყოვნებლივ გამოხმაურდეს პაციენტის მხრის მოძრაობის ხარისხზე.

მოწყობილობა შეგიძლიათ იხილოთ ზემოთ მოცემულ სურათებზე. ეს ეგზოკონცენტი ფიქსირდება აღკაზმულობაზე, რომელსაც ატარებს პაციენტი. ასევე არის სამაგრები, რომლითაც აპარატის მკლავი მიმაგრებულია პაციენტის მკლავზე.

ჩვენ ვართ ბრიუსელის საინჟინრო ფაკულტეტის სტუდენტები (Bruface) და ჩვენ გვაქვს დავალება Mechatronics 1 კურსზე: განვახორციელოთ პროექტი შემოთავაზებების სიიდან, რომლიდანაც ავირჩიეთ მხრის სარეაბილიტაციო რობოტი.

Mechatronics 1 ჯგუფის 7 წევრები:

ჯანლუკა კარბონი

ინეს ჰენრიეტი

პიერ პერეირა აკუნა

რადუ რონტუ

თომას ვილმეტი

ნაბიჯი 1: მასალები

- 3D პრინტერი: PLA პლასტიკური

- ლაზერული საჭრელი მანქანა

MDF 3 მმ: ზედაპირი 2 მ²

- 2 ამაჩქარებელი MMA8452Q

- 2 პოტენომეტრი: PC20BU

- საკისრები: შიდა დიამეტრი 10 მმ; გარე დიამეტრი 26 მმ

- ხაზოვანი გიდების რელსები: სიგანე 27 მმ; მინიმალური სიგრძე 300 მმ

- ზურგი და სამაჯურები

- არდუინო უნო

- არდუინოს კაბელები: 2 ავტობუსი კვებისათვის (3, 3V აქსელერომეტრი და 5V პოტინიომეტრი), 2 ავტობუსი ამაჩქარებლის გაზომვისთვის, 1 ავტობუსი მასისთვის. (პურის დაფა):

- ხრახნები:

ტარებისათვის: M10 ჭანჭიკები და თხილი, სტრუქტურისთვის ზოგადად: M3 და M4 ჭანჭიკები და თხილი

ნაბიჯი 2: მთავარი იდეა

მხრის რეაბილიტაციის დასახმარებლად, ამ მოწყობილობას აქვს დანიშნულება, ხელი შეუწყოს მხრის რეაბილიტაციას ძირითადი პროტოტიპის გამოყენებით სახლში.

მოძრაობები, რომლებზეც ჩვენ გადავწყვიტეთ გავამახვილოთ ყურადღება სავარჯიშოების სახით არის: შუბლის მოტაცება (სურათზე მარცხნივ) და გარე ბრუნვა (მარჯვნივ).

ჩვენი პროტოტიპი აღჭურვილია სხვადასხვა სენსორით: ორი ამაჩქარებელი და ორი პოტენომეტრი. ეს სენსორები აგზავნიან კომპიუტერს მკლავისა და წინამხრის კუთხეების მნიშვნელობებს ვერტიკალური პოზიციიდან. სხვადასხვა მონაცემები შემდეგ აისახება მონაცემთა ბაზაზე, რომელიც წარმოადგენს ოპტიმალურ მოძრაობას. ეს ნაკვეთი კეთდება რეალურ დროში ისე, რომ პაციენტს შეუძლია პირდაპირ შეადაროს საკუთარი მოძრაობა მიღებულ მოძრაობას და ამით შეძლოს თავის გამოსწორება, რაც შეიძლება ახლოს იყოს სრულყოფილ მოძრაობასთან. ეს ნაწილი განიხილება მონაცემთა ბაზის ეტაპზე.

ნაჩვენები შედეგები ასევე შეიძლება გაიგზავნოს პროფესიონალ ფიზიოთერაპევტთან, რომელსაც შეუძლია მონაცემების ინტერპრეტაცია და კიდევ რჩევა მისცეს პაციენტს.

უფრო პრაქტიკული თვალსაზრისით, ვინაიდან მხარი ადამიანის სხეულის ერთ -ერთი ყველაზე რთული სახსარია, იდეა იყო მოძრაობის გარკვეული დიაპაზონის თავიდან აცილება, რათა თავიდან ავიცილოთ მოძრაობის ცუდი რეალიზაცია, ისე რომ პროტოტიპს შეეძლოს მხოლოდ ეს ორი მოძრაობა.

უფრო მეტიც, მოწყობილობა სრულყოფილად არ ემთხვევა პაციენტის ანატომიას. ეს ნიშნავს, რომ ექოსკლეოზის ბრუნვის ღერძი სრულყოფილად არ ემთხვევა პაციენტის მხრისას. ეს გამოიმუშავებს ბრუნვას, რამაც შეიძლება დაარღვიოს მოწყობილობა. ამის კომპენსაციის მიზნით, განხორციელდა რელსების ნაკრები. ეს ასევე საშუალებას აძლევს პაციენტთა ფართო სპექტრს ატარონ მოწყობილობა.

ნაბიჯი 3: მოწყობილობის სხვადასხვა ნაწილები

ამ ნაწილში შეგიძლიათ ნახოთ ჩვენ მიერ გამოყენებული ნაჭრების ყველა ტექნიკური ნახაზი.

თუ გსურთ გამოიყენოთ თქვენი საკუთარი, გაწუხებთ ის ფაქტი, რომ ზოგიერთი ნაჭერი ექვემდებარება ძლიერ შეზღუდვებს: მაგალითად, საყრდენის ლილვები ექვემდებარება ადგილობრივ დეფორმაციას. თუ 3D- იბეჭდება, ისინი უნდა გაკეთდეს მაღალი სიმკვრივისა და საკმარისად სქელი, რათა არ მოხდეს მისი გატეხვა.

ნაბიჯი 4: შეკრება - უკანა დაფა

ამ ვიდეოზე შეგიძლიათ ნახოთ სლაიდერი, რომელიც გამოიყენება ერთ – ერთი DOF– ის გასწორების მიზნით (ხაზოვანი სახელმძღვანელო პერპენდიკულარულად ზურგის ფირფიტაზე). ეს სლაიდერი ასევე შეიძლებოდა მკლავში ჩაეყენებინა, მაგრამ ვიდეოზე წარმოდგენილმა გამოსავალმა უკეთესი თეორიული შედეგები მისცა 3D პროგრამულ უზრუნველყოფას, პროტოტიპის მოძრაობის შესამოწმებლად.

ნაბიჯი 5: შეკრება - გატაცების არტიკულაცია

ნაბიჯი 6: შეკრება - გარე ბრუნვის არტიკულაცია

ნაბიჯი 7: საბოლოო შეკრება

ნაბიჯი 8: წრიული დიაგრამა

ახლა, როდესაც აწყობილი პროტოტიპი სათანადოდ ასწორებს მხრის უკმარისობას და ახერხებს დაიცვას პაციენტის მოძრაობა ორი ძებნილი მიმართულების გვერდით, დროა მივიდეთ თვალთვალის ნაწილზე და განსაკუთრებით პროექტის ელექტრულ ნაწილზე.

ამრიგად, აქსელერომეტრები მიიღებენ აჩქარების შესახებ ინფორმაციას გეგმის ყველა მიმართულებით, ხოლო კოდი გამოითვლება სხვადასხვა საინტერესო კუთხეს გაზომილი მონაცემებიდან. განსხვავებული შედეგები გაიგზავნება matlab ფაილში Arduino– ს საშუალებით. შემდეგ Matlab ფაილი ხატავს შედეგებს რეალურ დროში და ადარებს მიღებულ მრუდს მისაღები მოძრაობების მონაცემთა ბაზასთან.

Arduino– ს გაყვანილობის კომპონენტები:

ეს არის სხვადასხვა ელემენტების სხვადასხვა კავშირების სქემატური წარმოდგენა. მომხმარებელი ფრთხილად უნდა იყოს, რომ კავშირები გამოყენებული კოდიდან იყოს დამოკიდებული. მაგალითად, პირველი აქსელერომეტრის I1 გამომავალი მიწას უკავშირდება, ხოლო მეორის გამომავალი 3.3V. ეს არის ერთ -ერთი გზა განასხვავოს ორი ამაჩქარებელი არდუინოს თვალსაზრისით.

გაყვანილობის სქემა:

მწვანე - ამაჩქარებელი ალიმენტირება

წითელი - შეიყვანეთ Arduino– ს A5 მონაცემების შესაგროვებლად ამაჩქარებლებისგან

ვარდისფერი - შეიყვანეთ Arduino– ს A4 მონაცემები ამაჩქარებლების მონაცემების შესაგროვებლად

შავი - გრუნტი

ნაცრისფერი - გაზომვები პირველი პოტენომეტრიდან (შუბლის მოტაცების როტულზე)

ყვითელი - გაზომვები მეორე პოტენომეტრიდან (გარე ბრუნვის ბრუნზე)

ლურჯი - პოტენციომეტრები ალიმენტირება

ნაბიჯი 9: მონაცემთა ბაზა

ახლა, როდესაც კომპიუტერი იღებს კუთხეებს, კომპიუტერი აპირებს მათ ინტერპრეტაციას.

ეს არის არჩეული მონაცემთა ბაზის წარმოდგენის ფოტო. ამ მონაცემთა ბაზაში ლურჯი მოსახვევები წარმოადგენს მისაღები მოძრაობის ზონას და წითელი მრუდი წარმოადგენს სრულყოფილ მოძრაობას. უნდა აღინიშნოს, რომ მონაცემთა ბაზა, რა თქმა უნდა, ღიაა ცვლილებებისთვის. იდეალურ შემთხვევაში მონაცემთა ბაზის პარამეტრები უნდა დადგინდეს პროფესიონალმა ფიზიოთერაპევტმა რეაბილიტაციის ფაქტობრივი ოპტიმალური პარამეტრების შესახებ.

არჩეული ოპტიმალური მოძრაობა აქ წითლად, ემყარება გამოცდილებას და არის ისეთი, რომ მკლავი 90 წამში აღწევს 2,5 წამში, რაც შეესაბამება მუდმივი კუთხის სიჩქარეს 36 °/წმ, (ან 0, 6283 რადი/წმ).

მისაღები ზონა (ცისფერში) შემუშავებულია 3 რიგის ნაჭრის ფუნქციით, ამ შემთხვევაში როგორც ზედა, ისე ქვედა საზღვრისთვის. უმაღლესი ბრძანებების ფუნქციები ასევე შეიძლება ჩაითვალოს მოსახვევების ფორმის გასაუმჯობესებლად ან თუნდაც სავარჯიშოს სირთულისთვის. ამ მაგალითში სავარჯიშო ძალიან მარტივია: 3 გამეორება 0 -დან 90 ° -მდე მოძრაობით.

კოდი აპირებს ამ მონაცემთა ბაზაში ასახოს ერთ – ერთი სენსორის შედეგები - ის, რაც საინტერესოა სარეაბილიტაციო ვარჯიშის გათვალისწინებით. პაციენტისთვის თამაში არის მისი მკლავის სიჩქარისა და პოზიციის ადაპტირება ისე, რომ მისი მკლავი დარჩეს ლურჯ ზონაში, მისაღები დიაპაზონი და რაც შეიძლება ახლოს იყოს წითელი მოსახვევში, სრულყოფილი მოძრაობა.