تحقیق درباره دست مصنوعی سيبرنتيكی

تحقیق درباره دست مصنوعی سيبرنتيكی

مقدمه
انسان از دير باز در جستجوي رفع معلوليت خويش بوده است و براي معلوليت عضوهايي مانند دست و پا،قطعات چوب و فلز را براي جايگزيني اين اعضا استفاده نموده است.اما بطور مشخص پيشرفت تكنيك طراحي پروتز دست به روش الكتريكي بعد از جنگ جهاني دوم آغاز گرديده است.
فعاليت ساخت اندامهاي مصنوعي (Artifitial organs) بيشتر مقارن با جنگهاي بزرگ يا بعد آن بوده است كه تعداد زيادي از جوانان قوي و نيرومند در صحنه هاي نبرد و يا مردم معمولي درزمان بمباران شهرها و يا در حين عمل جراحي دچار قطعي عضو مي شوند و نياز مبرم به اندام مصنوعي پيدا مي كنند.
براي يك نوع اوليه، كه به پاي چوبي (peg-leg) يا دست چنگكي (Hook Hand) معروف بود، تاريخ 1866 ذكر گرديده است. بعد از جنگ جهاني دوم و با توجه به تعداد زياد معلولين نوع ديگري از اندام مصنوعي بنام پروتز متصل به كابل cable connected prostheses طراحي وساخته شد كابل موجود در اين پروتز به منظور محكم كردن انتهاي اندام به سوكت (socket) و همچنين لنگر انداختن كابلهاي عمل كننده بكار ميرفت.
در معلولين زيربازو (Below-ElbowAmputtes) چرخش شانه سبب كوتاه شدن كابل وباز شدن انتهاي وسيله ي چنگكي شكل مي شود و در معلولين بالاي بازو (Above-1bow Amputees) براساس اينكه مفصل آرنج به وسيله كابل ديگري با حركت بالارفتن شانه قفل شده است باشد با حركت چرخشي شانه مي توان دو حركت باز شدن وسيله يا جمع كردن آرنج را انجام داد.

تحقیق درباره دست مصنوعی سيبرنتيكی
در 1948 R.Ritter يك پروتز مايوالكتريك دست را بنمايش گذاشت تا كارگراني كه در كارخانه دچار نقض عضو شده اند از آن استفاده كنند ولي استقبالي از اين پروتز صورت نگرفت و بايد توجه داشت كه مطلوب بودن پروتزهاي سنتي دست، در مجموع كم است.
ويتالي (VITALLY) و دستيارانش طي بررسي گزارشي داند كه هفتاد درصد معلولين دست، اين پروتزها را نپذيرفته اند اين نتيجه شگفت انگيز را مي توان چنين توجيه كرد كه فقدان يك دست زندگي انسان را مختل نمي كند ومانع كارايي آن نمي شود البته معلوليت بنحوي سبب محدود شدن به زحمت افتادن وفشار رواني مي گردد، اما اگر پروتز فايده قابل توجهي براي معلول نداشته باشد او ترجيح ميدهد كه بدون استفاده از ان به زندگي خود ادامه دهد، بخصوص اينكه ا ستفاده از آن براي او مشكل ظاهري و نحوه بكارگيري آن باعث جلب توجه ديگران شود.البته در جهت رسيدن به فايده هاي بيشتر در دست مصنوعي، پس از توسعه تكنولوژي الكترونيك مسئله استفاده از سيگنالهاي مايوالكتريك در كنترل دست مصنوعي مطرح گرديد.
تحقيقات اوليه توسط Reltter و در ادامه آن korbinsky در شوروي منجر به ارائه اولين سيستم كنترل مايوالكتريكي با كاربرد كلينيكي گرديد واز آن پس تاكنون در كشورهاي مختلف جهان از قبيل كانادا- سوئد- يوگسلاوي-ايتاليا-آمريكا –انگلستان به طراحي و اصلاح سيستم كنترل مايوالكتريك در پروتزهاي دست پرداختها ند ودر اين طراحي ها سيگنال ورودي الكترومايوگرام نقش كنترل كننده ON/OFF را براي راه اندازي موتور محركه پروتز دارد.
در اين روش ساده از الگوريتم هاي شناخته الگو وروش هاي پيچيده پردازش سيگنال استفاده نمي گردد بلكه از هر محل الكترود براي كنترل تنها يك حركت استفاده مي شود.
هم اكنون اين روشها بطور موفقيت آميزي براي طراحي وساخت پروتزهاي دست مورد استفاده واقع شده اند. بخصوص در موارديكه يك يا دو حركت مورد نظر باشد، اين پروتزها توسط معلولين بكار گرفته شده اند.
يك پروتز دست مصنوعي براي اينكه بتواند بخوبي و بطور كلينيكي توسط معلولين پذيرفته شود بايد داراي خصوصياتي باشد كه در بسياري از موارد از نظر تكنولوژي وطراحي با يكديگر متناقض مي باشد براي مثال دست مصنوعي از يك طرف مي بايست داراي قيمت و وزن مناسب باشد و حالات زيبايي در آن رعايت گردد و و از يكطرف بايد بسادگي قابل كنترل باشد وفرد معلول بايستي بتواند با حداقل خطاي ممكن حركت پيش بيني شده را بدون نياز به تمركز فكري زياد كه موجب خستگي وي شود، انجام دهد كه معني پيچيده شدن بيشتر سيستم، گراني و پرمصرف بودن آن وسنگيني پروتز مي باشد.
يك پروتز دست بايد حتي المقدور حركات عملكرد آن شبيه دست سالم بوده و نسبت به دستورالعمل هاي ارسالي از سوي فرد معلول بلادرنگ عمل نمايد وبطور كلي يك پروتز دست نه فقط بر مبناي شاخص هاي مكانيكي بلكه براساس اينكه در مجموع سيستم انسان- ماشين قابل قبول واقع گردد، مورد ارزيابي وقضاوت قرار ميگرد.

تحقیق درباره دست مصنوعی سيبرنتيكی
پيچيدگي عملكرد پروتز دست مصنوعي در قدم اول مستقيما متناسب با مقدارو سطح معلوليت دست مي باشد زيرا كه با افزايش سطح معلوليت پروتيز مي بايست قادر به انجام توابع حركتي پيچيده تري باشد.
از اولين دستهاي ساخته شده تا دستهاي نوين امروزي، دو حركت عمده به چشم مي خورد:

يكي شناخت دست طبيعي و چگونگي عملكرد آن وديگري كنترل حركت
اولين حركت منجر به ساخت دستهاي تكامل يافته تر نظر Epp ,EMG گرديد وحركت دوم با توجه به تكنولوژي روز به بهبود كنترل پرداخته است.
با وجود پيشرفت هاي بسيار در زمينه كنترل دستهاي توليد شده امروزي فاقد كنترل كننده هاي نوين مي باشد زيرا:
1-بكارگيري يك زمينه تئوري در كار عملي به ويژه كاربردهاي خاص نياز به افرادي دارد كه در هر دو زمينه آشنايي كافي داشته باشند( نظير كنترل ومهندسي- پزشكي)
2-دست مدد جو به صورت سيرنتيكي عمل مي كند و نظير ربات حركات آن از قبل تعريف شده نمي باشد. از اين رو در كار كنترل علاوه بر محدويت زماني (به جهت عملكرد بي ورمك) بايد قابليت يادگيري در سيستم وجود داشته باشد تا در طول زمان بكارگيري دست ساده تر باشد.
3-به دليل محدوديت فضا ووزن به جهت استفاده از موتور- منبع تغذيه-مدارهاي واسط كنترل كننده هاي ميكروپروسسوري و حسگرهاي لازم به كارگيري اكنترل كنترل كننده هاي قوي تاكنون مقدور نشده است.

تحقیق درباره دست مصنوعی سيبرنتيكی
اولين واصلي ترين گام در جهت ساخت دست مصنوعي از آن رو صورت گرفت كه فرد مددجو را از نظر رواني تقويت نمايد تا بتواند نبود دست را جبران كند.
و شايد به همين دليل دست هاي زينتي براي جبران صورت ظاهري معلول ساخته شد بدين لحاظ اين تكامل دست مصنوعي از دست چوبين و چنگكي تا دستي كه تا حد امكان قادر به حركاتي مشابه وكات طبيعي باشد و كاربرد آن به وسيله شخص مددجو محتاج به تمرين دقت و تمركز خاص نباشد صورت گرفته است.
مهندسين درتلاش هستند تا به كمك تكنيكهاي مختلفي از قبيل شناخت الگوهاي پردازش ديجيتالي سيگنالها و روش هاي هوش مصنوعي و شبكه هاي عصبي (Neural Network) به شاخص وعملكردهاي مطلوبي براي افراد معلول در كنترل دست مصنوعي دست يابند.
در اين پروژه سعي شده است مقايسه بين انسان و ماشين وهمچنين سير تكاملي دست مصنوعي تعقيب گردد و با بررسي عميق تر سيگنال الكترومايوگرام و دريافت پردازش آن سعي شده است راه عملي را براي گروهها وتيم هاي بعدي جهت كار بر روي دريافت سيگنال وتقويت وپردازش و تعيين شناخت الگوهاي حركتي و نهايتا راه اندازي دست با كنترل ارادي هموار گردد.
البته قبل از 1940 اين تصور كه بتوان فرمان مغز رادر عملكرد دست مصنوعي بكار گرفت غير ممكن مي نمود اما بايد اعتراف كرد كه عليرغم پيشرفت هاي زياد در حركات ارادي دست مصنوعي سيبرنتيك هنوز تا كامل شدن پروتز راه بسياري در پيش رو است وگاها شايد آهنگهاي نااميدي در عمل بگوش مي رسد.
البته بايد گفت از عمده ترين مسائل در اين پروتز الگوريتم شناخت الگوي سيگنال است كه اميدوارم با شروع اين حركت در دانشكده مهندسي دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران مركزي با استفادهاز تجارب موجود در كشور حركت به سمت اين تحول ادامه يابد.
حركت در اين مسير، دريافت سيگنال بدون خطاو نصب راحت الكترودها به معلول و انتقال فرمان به موتورهاي DC وقسمت هاي مكانيكي مي باشد كه نهايتا سعي بر ساخت يك دست مصنوعي شبيه دست طبيعي و با وزن وقدرت نسبتا متناسب با دست طبيعي مي باشد.

بررسي عملكرد دست طبيعي
زماني كه سخن از دست مصنوعي با كنترل ارادي گفته مي شود بايد ابتدا محدوده كار ،توانايي ها ،پارامترها و چگونگي دست طبيعي مورد بررسي قرار گيرد.
شناختي حتي بسيار گذرا و سطحي از دست طبيعي دنيايي از آگاهي و هوشياري را پيش رو قرار مي دهد.
گيرنده هاي بسيار حساس كه وزن، موقعيت، فشار،گرمي، سردي، سرعت … را به مراكز بالاتر گزارش مي دهند به قدري پيچيده هستند كه باوجود تحقيقات دامنه دار هنوز بسياري از اين گيرنده ها وحس گرها ناشناخته مانده اند.
كنترل قسمت هاي گوناگون بدن بخشي ويژه از مغز را به خود اختصاص مي دهد، ميزان وسعت اشغال مغز بستگي سيستم به پيچيدگي سيستم كنترل دارد و

تحقیق درباره دست مصنوعی سيبرنتيكی

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر