شبيه سازي نيروهاي تعاملي يك دستگاه توانبخشي راه رفتن با مدل اسكلتي-عضلاني انسان

امروزه با توجه به افزايش بيماران كم‌توان حركتي،وجود ربات هاي توانبخشي ضروري است.براي بهبود طراحي دستگاه‌هاي توانبخشي، مدل‌هاي اسكلتي-عضلاني به طور گسترده‌اي جهت تجزيه وتحليل نيرو‌هاي تعاملي بين بدن و اين دستگاه‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند.دراين مقاله بااستفاده از نرم افزار اپن سيم،به مدلسازي يك دستگاه توانبخشي به همراه يك مدل اسكلتي-عضلاني بدن پرداخته شده‌است.اين دستگاه توانبخشي پيشتر براساس مكانيزم تك درجه آزادي جنسن باهشت عضو طراحي شده‌است وداراي سيستم تعليق وزن براي حمايت از وزن بيمار مي‌باشد.اين دستگاه توانبخشي براي هردو طرف چپ و راست بدن صرفااز يك محرك بهره مي‌بردكه محور چرخان مكانيزم‌ها را دوران مي‌دهد.به منظور بررسي نيروهاي تعاملي بين دستگاه و بدن،از شبيه‌سازي سينماتيك و ديناميك مستقيم استفاده شده و زواياي مفاصل به دست آمده‌است.سپس به شبيه سازي ديناميك معكوس به كمك نرم افراز پرداخته شده وميزان نيروها و گشتاورهاي وارد شده درنقاط تماسي و مفاصل براي هر بازه زماني تخمين زده شده‌اند.نتايج نشان مي‌دهد كه ميزان نيرو‌هاي تعاملي در نقطه تماس ران با صندلي حدود 750 نيوتن است كه متناسب با وزن كاربر كه 75 كيلوگرم در نظر گرفته شده است مي‌باشد.همچنين نيرو و گشتاور‌‌هاي بدست آمده در نقطه اتصال پا با پدال، حدود 16 نيوتن در جهت قائم مي‌باشد كه ناشي از وزن كاربر و دستگاه است و ساير مولفه‌هاي آن در حدود 2 نيوتن بوده كه در مقايسه با مولفه قائم ناچيز است. همچنين ميزان گشتاور توليد شده در محل اتصال پدال به پا حدود 0.01 نيوتن متر مي‌باشد. نتايج اين پژوهش مي تواند به بهبود طراحي و بهينه سازي دستگاه توانبخشي كمك شاياني نمايد.