Экзоскелетын мөрний нөхөн сэргээлт: 10 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Мөр бол хүний бүх биеийн хамгийн төвөгтэй хэсгүүдийн нэг юм. Түүний үе ба мөрний үе нь мөрөнд өргөн хүрээний хөдөлгөөн хийх боломжийг олгодог тул загварчлахад нэлээд төвөгтэй байдаг. Үүний үр дүнд мөрийг нөхөн сэргээх нь эмнэлгийн сонгодог асуудал юм. Энэхүү төслийн зорилго нь энэхүү нөхөн сэргээлтэд туслах робот бүтээхэд оршино.

Энэхүү робот нь гарын хөдөлгөөнийг тодорхойлохын тулд холбогдох параметрүүдийг хэмжих янз бүрийн мэдрэгч бүхий экзоскелет хэлбэртэй байх бөгөөд дараа нь өвчтөний мөрний хөдөлгөөний чанарын талаар шууд хариу өгөх зорилгоор олж авсан үр дүнг мэдээллийн сантай харьцуулж үзэх болно.

Төхөөрөмжийг дээрх зурган дээрээс харж болно. Энэхүү экзоскелетийг өвчтөний өмсдөг оосор дээр бэхэлсэн байдаг. Түүнчлэн төхөөрөмжийн гарыг өвчтөний гар дээр бэхлэх оосор байдаг.

Бид Брюсселийн Инженерийн факультетийн оюутнууд бөгөөд Брахафеа Мехатроникийн 1 курсын даалгавартай: Мөрний нөхөн сэргээх роботыг сонгосон саналын жагсаалтаас төсөл хэрэгжүүлэх.

Мехатроник 1 бүлгийн 7 -р бүлгийн гишүүд:

Gianluca Carbone

Инес Хенриетт

Пьер Перейра Акуна

Раду Ронту

Томас Вилмэт

Алхам 1: Материал

- 3D принтер: PLA хуванцар

- Лазер хэрчих машин

- БСХС 3мм: гадаргуу 2м2

- 2 акселерометр MMA8452Q

- 2 потенциометр: PC20BU

- Холхивч: 10 мм дотоод диаметр; Гаднах диаметр 26 мм

- Шугаман чиглүүлэгч төмөр зам: өргөн 27 мм; хамгийн бага урт нь 300 мм

- Нурууны бэхэлгээ, оосор

- Ардуино Уно

- Arduino кабель: Alimentation хийх 2 автобус (3, 3V Accelerometer ба 5V Potientiometer), Accelerometer хэмжих 2 автобус, массын 1 автобус. (талхны самбар):

- шураг:

Холхивчийн хувьд: M10 боолт, самар, Ерөнхийдөө бүтцийн хувьд: М3 ба М4 боолт, самар

Алхам 2: Үндсэн санаа

Мөрийг нөхөн сэргээхэд туслахын тулд энэхүү төхөөрөмж нь прототипээр гэртээ хийх үндсэн хөдөлгөөнийг дагаж мөрийг нөхөн сэргээхэд туслах зорилготой юм.

Дасгал хэлбэрээр бид анхаарлаа хандуулахаар шийдсэн хөдөлгөөнүүд нь: урд талын хулгай (зураг дээр зүүн талд), гадна эргэлт (баруун талд).

Манай прототип нь янз бүрийн мэдрэгчээр тоноглогдсон: хоёр акселерометр ба хоёр потенциометр. Эдгээр мэдрэгч нь босоо байрлалаас гар болон шууны өнцгийн утгыг компьютерт илгээдэг. Янз бүрийн өгөгдлийг хамгийн оновчтой хөдөлгөөнийг харуулсан мэдээллийн санд байрлуулна. Энэхүү схемийг бодит цаг хугацаанд хийсэн бөгөөд ингэснээр өвчтөн өөрийн хөдөлгөөнийг олж авах хөдөлгөөнтэй шууд харьцуулж, төгс хөдөлгөөнд аль болох ойр байхын тулд өөрийгөө засч залруулах боломжтой болно. Энэ хэсгийг мэдээллийн баазын үе шатанд хэлэлцэх болно.

Төлөвлөсөн үр дүнг мэргэжлийн физик эмчилгээний эмч рүү илгээж, өгөгдлийг тайлбарлаж, өвчтөнд илүү зөвлөгөө өгөх боломжтой.

Практик талаас нь авч үзвэл мөр бол хүний биеийн хамгийн нарийн төвөгтэй үеүүдийн нэг бөгөөд хөдөлгөөнийг муу ухамсарлахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд тодорхой хэмжээний хөдөлгөөн хийхээс урьдчилан сэргийлэх явдал байв. хоёр хөдөлгөөн.

Үүнээс гадна, төхөөрөмж нь өвчтөний анатомийн бүтэцтэй бүрэн нийцдэггүй. Энэ нь экзоскелетийн эргэлтийн тэнхлэг нь өвчтөний мөрнийхтэй яг таарахгүй гэсэн үг юм. Энэ нь төхөөрөмжийг эвдэж болох эргүүлэх хүчийг бий болгоно. Үүнийг нөхөхийн тулд төмөр замын багцыг хэрэгжүүлсэн. Энэ нь мөн олон тооны өвчтөнд уг төхөөрөмжийг өмсөх боломжийг олгодог.

Алхам 3: Төхөөрөмжийн өөр өөр хэсгүүд

Энэ хэсэгт та бидний ашигласан хэсгүүдийн техникийн бүх зургийг олох боломжтой.

Хэрэв та өөрөө ашиглахыг хүсч байвал зарим хэсэг нь өндөр хязгаарлалттай байдаг тул санаа зовох хэрэгтэй: жишээлбэл, холхивчийн босоо ам нь орон нутгийн хэв гажилтанд өртдөг. Хэрэв 3D хэвлэсэн бол тэдгээрийг өндөр нягтралтай, хагарахаас хамгаалсан зузаантай хийх ёстой.

Алхам 4: Угсрах - арын хавтан

Энэ видеон дээр та DOF (арын хавтан дээр перпендикуляр шугаман хөтөч) -ийн аль нэгийг засахад ашигладаг гулсагчийг харж болно. Энэхүү гулсагчийг гар дээр тавьж болно, гэхдээ видеон дээр үзүүлсэн шийдэл нь 3D програм хангамж дээр илүү сайн онолын үр дүнг өгч, прототипийн хөдөлгөөнийг туршиж үзэв.

Алхам 5: Ассемблей - Хулгайлах үг

Алхам 6: Ассемблей - Гаднах эргэлтийн үе

Алхам 7: Эцсийн чуулган

Алхам 8: Цахилгаан гүйдлийн диаграм

Угсарсан загвар нь мөрний буруу байрлалыг зөв засч, өвчтөний хөдөлгөөнийг хүссэн хоёр чиглэлд дагаж мөрдөж чаддаг болсон тул хяналтын хэсэг, ялангуяа төслийн цахилгаан хэсэгт орох цаг болжээ.

Тиймээс акселерометр нь төлөвлөгөөний чиглэл бүрийн хажуугаар хурдатгалын мэдээллийг хүлээн авах бөгөөд код нь хэмжсэн өгөгдлөөс өөр өөр сонирхолтой өнцгийг тооцоолох болно. Янз бүрийн үр дүнг Arduino -ээр дамжуулан matlab файл руу илгээх болно. Matlab файл нь үр дүнг бодит цаг хугацаанд гаргаж, олж авсан муруйг хүлээн зөвшөөрөгдсөн хөдөлгөөнүүдийн мэдээллийн сантай харьцуулдаг.

Arduino руу утас холбох бүрэлдэхүүн хэсгүүд:

Энэ бол янз бүрийн элементүүдийн хоорондох янз бүрийн холболтын схемийн дүрслэл юм. Хэрэглэгч холболт нь ашигласан кодоос хамаарахаас болгоомжлох хэрэгтэй. Жишээлбэл, эхний хурдатгал хэмжигчийн I1 гаралтыг газартай холбосон бол хоёр дахь гаралтыг 3.3В -т холбосон байна. Энэ бол хоёр хурдатгал хэмжигчийг Arduino -ийн үүднээс ялгах нэг арга юм.

Утасны диаграм:

Ногоон - Accelerometers хоол тэжээл

Улаан - акселерометрээс мэдээлэл цуглуулахын тулд Arduino -ийн A5 оролт

Ягаан - акселерометрээс мэдээлэл цуглуулахын тулд Arduino -ийн А4 оролт

Хар - Газар

Саарал - Эхний потенциометрийн хэмжилт (урд талын хулгайлах тойрог зам дээр)

Шар - Хоёр дахь потенциометрийн хэмжилт (гадаад эргэлтийн эргэлт дээр)

Цэнхэр - потенциометрийн хоол тэжээл

Алхам 9: Өгөгдлийн сан

Одоо компьютер өнцгийг хүлээн авсны дараа компьютер тэдгээрийг тайлбарлах болно.

Энэ бол сонгосон мэдээллийн сангийн төлөөлөгчийн зураг юм. Энэхүү мэдээллийн санд цэнхэр муруй нь зөвшөөрөгдөх хөдөлгөөний бүсийг, улаан муруй нь төгс хөдөлгөөнийг илэрхийлдэг. Мэдээллийн сан нь мэдээж өөрчлөлт оруулах боломжтой гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Мэдээллийн сангийн параметрүүдийг нөхөн сэргээх бодит оновчтой параметрүүдийн талаар зөвлөгөө өгөх мэргэжлийн физик эмчилгээний эмч тогтооно.

Энд улаанаар сонгосон хамгийн оновчтой хөдөлгөөн нь туршлага дээр үндэслэсэн бөгөөд гар нь 2.5 секундын дотор 90 ° хүрдэг бөгөөд энэ нь 36 °/с тогтмол өнцгийн хурдтай (эсвэл 0, 6283 рад/сек) харгалзана.

Зөвшөөрөгдөх бүсийг (цэнхэр өнгөөр) энэ тохиолдолд дээд ба доод хилийн аль алинд нь 3 дараалсан хэсэгчилсэн функцээр зохион бүтээсэн болно. Илүү өндөр захиалгын функцууд нь муруйн хэлбэрийг сайжруулах эсвэл дасгалын нарийн төвөгтэй байдлыг сайжруулах боломжтой гэж үзэж болно. Энэ жишээнд дасгал хийх нь маш энгийн: 0 -ээс 90 ° хүртэл 3 удаа давтах.

Энэхүү код нь нөхөн сэргээх дасгал хийх сонирхолтой нэг мэдрэгчийн үр дүнг энэхүү мэдээллийн санд байрлуулах болно. Өвчтөнд зориулсан тоглоом бол гарны хурд, байрлалыг дасан зохицох явдал бөгөөд ингэснээр гар нь цэнхэр бүс, зөвшөөрөгдсөн хүрээ, улаан муруйтай аль болох ойр байх болно.