Exoskeleton далысын калыбына келтирүү: 10 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Ийин - адамдын бүт денесинин эң татаал бөлүктөрүнүн бири. Анын артикуляциясы жана ийин мууну ийинге колунун кеңири кыймылын берет жана моделдөө үчүн абдан татаал. Натыйжада, ийинди калыбына келтирүү классикалык медициналык көйгөй болуп саналат. Бул долбоордун максаты - бул реабилитацияга жардам берүүчү роботту долбоорлоо.

Бул робот колдун кыймылын мүнөздөө үчүн тиешелүү параметрлерди өлчөй турган ар кандай сенсорлору бар экзоскелет түрүндө болот, анан пациенттин ийин кыймылынын сапаты жөнүндө дароо пикир берүү үчүн алынган жыйынтыктарды маалымат базасына салыштырат.

Аппаратты жогорудагы сүрөттөрдөн эле көрүүгө болот. Бул экзоскелет пациент тагынган байлоого бекитилген. Ошондой эле пациенттин колуна аппараттын колун бекитүү үчүн кайыштар бар.

Биз Брюсселдеги инженерия факультетинин студенттерибиз (Bruface) жана бизде Мехатроника 1 курсуна тапшырма бар: биз плеч реабилитациялоо роботун тандаган сунуштар тизмегинен долбоорду ишке ашырабыз.

Мехатрониканын мүчөлөрү 1 Group 7:

Gianluca Carbone

Ines Henriette

Пьер Перейра Акуна

Radu Rontu

Томас Уилмет

1 -кадам: материалдар

- 3D принтер: PLA пластик

- Лазердик кесүүчү машина

- MDF 3мм: үстү 2м²

- 2 акселерометр MMA8452Q

- 2 потенциометр: PC20BU

- подшипниктер: ички диаметри 10 мм; Сырткы диаметри 26 мм

- Сызыктуу багыттоочу рельстер: туурасы 27мм; минималдуу узундугу 300 мм

- Арка байлоо жана кайыштар

- Ардуино Уно

- Arduino кабелдери: Алиментация үчүн 2 автобус (3, 3В акселерометр жана 5В потенциометр), акселерометрди өлчөө үчүн 2 автобус, масса үчүн 1 автобус. (нан):

- Бурамалар:

Подшипник үчүн: M10 болттор жана гайкалар, Жалпысынан структура үчүн: M3 жана M4 болттор жана гайкалар

2 -кадам: Негизги идея

Ийинди калыбына келтирүүгө жардам берүү үчүн, бул аппарат прототип менен үйдөгү негизги кыймылдардан кийин ийинди калыбына келтирүүгө жардам берүү үчүн.

Биз көнүгүү катары көңүл бурууну чечкен кыймылдар: фронталдык уурдоо (сүрөттө сол жакта) жана тышкы айлануу (оңдо).

Биздин прототип ар кандай сенсорлор менен жабдылган: эки акселерометр жана эки потенциометр. Бул сенсорлор компьютерге билектин жана билектин бурчтарынын вертикалдуу абалынан жиберет. Ар кандай маалыматтар оптималдуу кыймылды билдирген маалымат базасына түшүрүлөт. Бул сюжет реалдуу убакытта жасалат, ошондуктан пациент өзүнүн кыймылын алуу үчүн кыймыл менен түз салыштырып, ошону менен кемчиликсиз кыймылга мүмкүн болушунча жакыныраак болуу үчүн өзүн оңдой алат. Бул бөлүк базанын кадамында талкууланат.

Түзүлгөн жыйынтыктар профессионалдуу физиотерапевтке жөнөтүлүшү мүмкүн, ал маалыматтарды чечмелеп, пациентке дагы кеңеш бере алат.

Дагы практикалык көз карашта, ийин адам денесинин эң татаал муундарынын бири болгондуктан, кыймылдын начар ишке ашпашына жол бербөө үчүн кыймылдын белгилүү бир диапазонун алдын алуу идеясы болгон, ошондуктан прототип буларга гана уруксат бере алат. эки кыймыл.

Мындан тышкары, аппарат пациенттин анатомиясына толук дал келбейт. Бул экзоскелеттин айлануу огу пациенттин далысына дал келбейт дегенди билдирет. Бул түзмөктү сындыра турган моменттерди жаратат. Мунун ордун толтуруу үчүн рельстердин комплекси ишке ашырылган. Бул ошондой эле пациенттин чоң диапазонуна аппаратты кийүүгө мүмкүндүк берет.

3 -кадам: Түзмөктүн ар кандай бөлүктөрү

Бул бөлүктө биз колдонгон бөлүктөрдүн бардык техникалык чиймелерин таба аласыз.

Эгерде сиз өзүңүздүн жеке буюмуңузду колдонууну кааласаңыз, кээ бир бөлүктөрү жогорку чектөөлөргө кабылгандыгына кабатыр болуңуз: мисалы, подшипниктин валдары жергиликтүү деформацияга дуушар болот. Эгерде 3D-басып чыгарылган болсо, анда алар тыгыздыгы жана калыңдыгы менен сындырылбашы үчүн жасалышы керек.

4 -кадам: Ассамблея - Backplate

Бул видеодо DOFнын бирин оңдоо үчүн колдонулган слайдерин көрө аласыз (арткы плитага перпендикуляр сызыктуу көрсөтмө). Бул сыдырманы дагы колго койсо болот, бирок видеодо көрсөтүлгөн чечим прототиптин кыймылын текшерүү үчүн 3D программалык камсыздоодо жакшыраак теориялык жыйынтыктарды берди.

5 -кадам: Ассамблея - ала качуу артикуляциясы

6 -кадам: Ассамблея - Тышкы ротация артикуляциясы

7 -кадам: Акыркы жыйын

8 -кадам: Circut диаграммасы

Эми чогултулган прототип ийиндин туура эмес жайгашуусун туура оңдоп, пациенттин кыймылын эки изделген багыт менен бирге башкара алгандыктан, көзөмөлдөө бөлүгүнө жана айрыкча долбоордун электрдик бөлүгүнө кирүүгө убакыт келди.

Ошентип, акселерометрлер пландын ар бир багыты менен бирге ылдамдатуу боюнча маалымат алышат жана код ченелген маалыматтардан ар кандай кызыктуу бурчтарды эсептейт. Ар кандай жыйынтыктар Arduino аркылуу matlab файлына жөнөтүлөт. Андан кийин Matlab файлы натыйжаларды реалдуу убакытта чыгарат жана алынган ийри сызыкты алгылыктуу кыймылдардын маалымат базасына салыштырат.

Arduino үчүн зымдардын компоненттери:

Бул ар кандай элементтердин ортосундагы ар кандай байланыштардын схемалык көрүнүшү. Колдонуучу байланыштар колдонулган кодго көз каранды болушу керек. Мисалы, биринчи акселерометрдин I1 чыгышы жерге туташат, экинчисинин чыгышы 3.3Vга туташат. Бул эки акселерометрди Arduino көз карашынан айырмалоонун бир жолу.

Кабелдик диаграмма:

Жашыл - акселерометрлердин тамактануусу

Кызыл - акселерометрлерден маалыматтарды чогултуу үчүн Arduino A5 киргизүү

Кызгылт - акселерометрлерден маалыматтарды чогултуу үчүн Arduino A4 киргизүү

Кара - Жер

Боз - Биринчи потенциометрден өлчөөлөр (фронталдык уурдоонун айлануусу боюнча)

Сары - Экинчи потенциометрден өлчөөлөр (тышкы айлануу ротуласында)

Көк - потенциометрлердин жандануусу

9 -кадам: Маалыматтар базасы

Эми компьютер бурчтарды алат, компьютер аларды чечмелейт.

Бул тандалган маалымат базасынын өкүлчүлүгүнүн сүрөтү. Бул маалымат базасында көк ийри сызыктар алгылыктуу кыймылдын аймагын, ал эми кызыл ийри кемчиликсиз кыймылды билдирет. Бул маалымат базасы, албетте, өзгөртүүлөр үчүн ачык экенин баса белгилеп кетүү керек. Идеалында, маалымат базасынын параметрлери реалдуу реабилитациялык параметрлер боюнча кеңеш берүү үчүн кесипкөй физиотерапевт тарабынан түзүлүшү керек.

Бул жерде кызыл түстө тандалган оптималдуу кыймыл тажрыйбага негизделген жана колу 2,5 секундада 90 ° жетет, бул 36 °/с тынымсыз бурчтук ылдамдыкка туура келет (же 0, 6283 рад/с).

Кабыл алынуучу зона (көк түстө) бул учурда 3 чекиттүү функциясы менен иштелип чыккан, бул жогорку жана төмөнкү чек үчүн. Жогорку буйрук функциялары ийри формасын же көнүгүүнүн татаалдыгын жакшыртуу үчүн да каралышы мүмкүн. Бул мисалда көнүгүү абдан жөнөкөй: 0дөн 90 ° кыймылдын 3 кайталануусу.

Код бул маалымат базасында сенсорлордун биринин - реабилитация көнүгүүсүн берген кызыкчылыктын жыйынтыктарын пландаштырмакчы. Оорулуу үчүн азыр оюн - бул анын колунун ылдамдыгын жана абалын ыңгайлаштыруу, ошондуктан анын колу көк зонанын ичинде, алгылыктуу диапазондо жана кызыл ийри сызыкка, кемчиликсиз кыймылга мүмкүн болушунча жакыныраак.