شبیه سازی نیروهای تعاملی یک دستگاه توانبخشی راه رفتن با مدل اسکلتی-عضلانی انسان

امروزه با توجه به افزایش بیماران کم توان حرکتی،وجود ربات های توانبخشی ضروری است.برای بهبود طراحی دستگاه های توانبخشی، مدل های اسکلتی-عضلانی به طور گسترده ای جهت تجزیه وتحلیل نیرو های تعاملی بین بدن و این دستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند.دراین مقاله بااستفاده از نرم افزار اپن سیم،به مدلسازی یک دستگاه توانبخشی به همراه یک مدل اسکلتی-عضلانی بدن پرداخته شده است.این دستگاه توانبخشی پیشتر براساس مکانیزم تک درجه آزادی جنسن باهشت عضو طراحی شده است ودارای سیستم تعلیق وزن برای حمایت از وزن بیمار می باشد.این دستگاه توانبخشی برای هردو طرف چپ و راست بدن صرفااز یک محرک بهره می بردکه محور چرخان مکانیزم ها را دوران می دهد.به منظور بررسی نیروهای تعاملی بین دستگاه و بدن،از شبیه سازی سینماتیک و دینامیک مستقیم استفاده شده و زوایای مفاصل به دست آمده است.سپس به شبیه سازی دینامیک معکوس به کمک نرم افراز پرداخته شده ومیزان نیروها و گشتاورهای وارد شده درنقاط تماسی و مفاصل برای هر بازه زمانی تخمین زده شده اند.نتایج نشان می دهد که میزان نیرو های تعاملی در نقطه تماس ران با صندلی حدود 750 نیوتن است که متناسب با وزن کاربر که 75 کیلوگرم در نظر گرفته شده است می باشد.همچنین نیرو و گشتاور های بدست آمده در نقطه اتصال پا با پدال، حدود 16 نیوتن در جهت قایم می باشد که ناشی از وزن کاربر و دستگاه است و سایر مولفه های آن در حدود 2 نیوتن بوده که در مقایسه با مولفه قایم ناچیز است. همچنین میزان گشتاور تولید شده در محل اتصال پدال به پا حدود 0.01 نیوتن متر می باشد. نتایج این پژوهش، می تواند کمک شایانی به بهبود طراحی و بهینه سازی دستگاه توانبخشی نماید.