PN-II-RU-PD – 2010- 1

download PN-II-RU-PD – 2010- 1

If you can't read please download the document

  • date post

    08-Feb-2017
  • Category

    Documents

  • view

    221
  • download

    3

Embed Size (px)

Transcript of PN-II-RU-PD – 2010- 1

  • PN-II-RU-PD 2010- 1

    UNIVERSITATEADINCRAIOVAUNIVERSITATEADINCRAIOVAFACULTATEADEMECANIC

    Raport decercetareAnul 2010

  • 1. Stadiul actual al sistemelor de recuperare complexe utilizate in reabilitarea persoanelor cu deficiente

    PN-II-RU-PD 2010- 1

    locomotorii

    1.1. GeneralitiRobotica de reabilitare medicala face parte dintr-un domeniu de avangarda si

    perspectiva a secolului 21. Primele perspective in dezvoltarea sistemelor de reabilitarecomplexe, dateaz din anii 1980, cnd a fost proiectat un sistem de reabilitare a

    i l l ( i i i) i i l l ii i i i ii

    2

    animalelor (pisici), ce asigura un suport partial al greutii acestora i asisten a micriimembrelor n timpul activitii de pire. Sistemul era format dintr-o band rulant,prevzut cu un ham special. Rezultatele pozitive obinute prin intermediul acestorexperimente tiinifice s-au dovedit a fi suficient de ncurajatoare pentru elaborarea unorsisteme de reabilitare a aparatului locomotor uman. Cel mai simplu sistem de recuperarea fost realizat n anul 1990, fiind destinat persoanelor cu dizabiliti locomotorii provenite id t l l U tf l d i t f t di t h i b d dn urma accidentelor vasculare. Un astfel de sistem era format dintr-un ham i o band dealergare special, pacientul n timpul activitii de pire fiind asistat de ctre 2 terapeui(figura 1). Astfel numeroase centre de cercetare au elaborat diverse sisteme dereabilitare punnd bazele unei noi direcii de cercetare i anume terapia robotic. [20]

    Figura 1. Unul dintre primele sisteme de reabilitare a aparatuluilocomotor uman [20]

    1.2. Sisteme de recuperare complexe1.2. Sisteme de recuperare complexen prezent numeroase centre de cercetare au dezvoltat diverse sisteme complexe

    de recuperare a aparatului locomotor uman, menite s contribuie la recuperarea parialsau total a persoanelor cu dizabiliti locomotorii. Iar acestea se afl ntr-o continudezvoltare.

    Rolul acestora este de a contribui la recuperarea parial sau total a subiecilorumani cu dizabiliti locomotorii prin ndeplinirea sarcinilor impuse de exerciiileumani cu dizabiliti locomotorii prin ndeplinirea sarcinilor impuse de exerciiileterapeutice elaborate prin programele de recuperare. n aa numita terapie robotic estenecesar utilizarea unui sistem robotic special proiectat care s respecte cerinele impuseprin exerciiile i protocoalele terapeutice.

    n continuare vor fi analizate sistemele de recuperare comercializate dar i celecare se afl ntr-o faz incipient ca prototip.

    A. STRING MAN. Sistem robotic cu acionare prin cabluri [7]S G S s e obo c cu ac o a e p cab u [ ]Sistemul robotic cu acionare prin cabluri denumit STRING-MAN este un prototip,

    realizat de Institutul de Cercetare Fraunhofer din Berlin Germania, cu rol n recuperareapersoanelor cu dizabilitii locomotorii rezultate n urma accidentelor vasculare.

    SISTEM ROBOTIC COMPLEX PENTRU RECUPERAREA FUNCTIONALA A COPIILOR CU DIZABILITATI LOCOMOTORII

  • Acesta a fost proiectat n vederea implementrii exerciiilor terapeutice derecuperare a funciilor motrice i a echilibrului postural (figura 2).

    Sistemul robotic (figura 3) este prevzut cu un numr de 7 corzi (1) prin care corpul

    PN-II-RU-PD 2010- 1

    Sistemul robotic (figura 3) este prevzut cu un numr de 7 corzi (1), prin care corpulpacientului poate fi suspendat parial sau total. Pacientul va purta un corset special (2),ce va fi ancorat prin intermediul corzilor de un cadru metalic special (3). Lungimeacorzilor se poate modifica automat de ctre un computer prin intermediul unui sistemformat din scripei pivotani i actuatori electrici liniari (figura 4). Pacientul va putea speasc prin intermediul unei benzi de alergare/pire electrice (4). Micareamembrelor inferioare ale pacientului va fi realizat prin intermediul unor orteze speciale

    3

    membrelor inferioare ale pacientului va fi realizat prin intermediul unor orteze speciale,ce sunt acionate de actuatori electrici prin intermediul unor cabluri (5). Actuatorii suntprevzui cu uniti senzoriale care controleaz i monitorizeaz n mod continuulungimea corzilor prin care este ancorat pacientul. De asemenea computerul controleazpe tot parcursul exerciiilor terapeutice echilibrul kinestetic pe 6 direcii prin intermediulmodificrii lungimii corzilor.

    Figura 2. STRING-MAN. Aspect general [7]Figura 3. Structura sistemului robotic

    STRING MAN [7]

    Figura 4. Structura sistemului de acionare cu scripei [7]Sistemul robotic STRING MAN posed urmtoarele caracteristici tehnice i medicale:o pregtire automat a pacientului, confortabil i eficient pentru exerciiile terapeuticeincluznd fixrile simple ale corsetului i ortezelor, ridicare automat a pacientului de pescaunul cu rotile i amplasarea acestuia pe banda de alergare/pire;scaunul cu rotile i amplasarea acestuia pe banda de alergare/pire;ajustare i calibrare autmoat a poziiei pacientului cu personal terapeutic minim (opersoan);posibilitate de planificare i programare a exerciiilor terapeutice n funcie de progresulterapeutic al pacientului i de dizabilitile locomotorii pe care acesta le prezint;un control dinamic i totodat programabil a greutii aparatului locomotor uman prinajustarea lungimii i tensiunii corzilor;ajustarea lungimii i tensiunii corzilor;monitorizare continu asupra strii pacientului n timpul exerciiilor terapeutice (ritmulcardiac, contracii musculare, etc);

    SISTEM ROBOTIC COMPLEX PENTRU RECUPERAREA FUNCTIONALA A COPIILOR CU DIZABILITATI LOCOMOTORII

  • PN-II-RU-PD 2010- 1

    nregistrarea i stocarea datelor rezultate n urma fiecrui exerciiu terapeutic nvederea evalurii progresului terapeutic;vederea evalurii progresului terapeutic; asigurarea unui confort i siguran pe tot parcursul exerciiilor terapeutice; aducerea pacientului n poziia iniial dup realizarea exerciiilor terapeutice.

    B. Sistem robotic pentru recuperarea interactiv a locomoiei umane LOPES [14]Sistemul robotic numit LOPES este un prototip elaborat de ctre cercettorii

    Institutului BMTI (Institute for Biomedical Technology) din cadrul Universitii din Twente

    4

    Olanda. Acesta combin micarea de translaie liber a centurii pelviene cu micriledezvoltate de un exoschelet ce conine 3 cuple de rotaie motoare (dou pentru old i unapentru genunchi). Cuplele sunt controlate n aa fel nct s se poat asigura o interaciunecu caracter mecanic bidirecional ntre exoschelet i pacient. Sistemul robotic esteprezentat n figura 5 i se compune dintr-un cadru mobil cu rol n susinere a greutiipacientului i a exoscheletului. Actuatorii electrici rotativi sunt montai pe acest cadrumpreun cu sursele de alimentare i unitatea de comand i control.

    Comanda i controlul exoscheletului se face de ctre actuatori prin intermediul unorcabluri i a unor sisteme de amortizare prevzute cu elemente elastice (figura 6).

    Figura 5. Sistemul robotic pentru recuperarea interactiv a locomoiei umane LOPES [14]

    SISTEM ROBOTIC COMPLEX PENTRU RECUPERAREA FUNCTIONALA A COPIILOR CU DIZABILITATI LOCOMOTORII

    Figura 6. Sistemul de acionare a cuplelor din structura exoscheletului [14]

  • PN-II-RU-PD 2010- 1

    Legtura ntre exoschelet i cadru se realizeaz la nivelul centurii pelviene care permite translaia acesteia n vederea meninerii echilibrului postural. De remarcat este li b ii d l / i f t t i t l b ti t i d d t f dlipsa benzii de alergare/pire, fapt pentru care sistemul robotic este independent fa de aceasta. Exoscheletul este prevzut cu senzori de deplasare, contact i presiune cuplai la o unitate de comand i control care asigur asistena pe tot parcursul exerciiilor terapeutice ntreprinse.

    Caracteristici tehnice i terapeutice: sistemul robotic este mobil fapt pentru care poate asista pacientul i n timpul

    ti itii d i t i f l i t ti d bilit l i i

    5

    activitii de pire ntreprinse n afara programului terapeutic de reabilitare a locomoieiumane. sistemul robotic nu necesit n mod continuu asisten din partea personaluluimedical calificat; permite mobilitatea la nivelul centurii pelviene; exoscheletul este cuplat n paralel cu membrele inferioare ale aparatului locomotor

    fii d ti i l f t t it t li t tuman fiind practic universal, fapt pentru care nu necesit orteze personalizate pentrudiferite persoane cu dizabiliti locomotorii; reglarea i ajustarea cu uurin a posturii umane prin intermediul unor dispozitivemecanice; implementarea unor exerciii terapeutice prin programarea unitii de comand icontrol.

    C Si t b ti d t l i l t ALEX [28 29]C. Sistem robotic de recuperare a aparatului locomotor uman - ALEX [28, 29]Sistemul robotic de recuperare numit ALEX este un prototip elaborat de Centrul de

    Cercetare al Universitaii din Delaware Germania n cadrul Laboratorului de SistemeMecanice. Sistemul asigur o flexibilitate ridicat n timpul exerciiilor terapeutice datoritsenzorilor i servomotoarelor ce le are n structur (figura 7).

    Figura 7. Sistemul robotic ALEX. Aspect general [28]Sistemul prezentat n figura 7 este format dintr-un exoschelet 1, prin care se

    asigur asistena terapeutic pe tot parcursul desfurrii exerciiilor de recuperare aaparatului locomotor uman; o band de alergare/pire special conectat la o unitate decomand i control 2; un cadru mobil 3 cu rol n susinerea total a greutiiexoscheletului i susinerea parial a greutii pacientului de la nivelul centurii pelvieneprin intermediul unor centuri flexibile de fixare 4; o unitate de comand i control care

    SISTEM ROBOTIC COMPLEX PENTRU RECUPERAREA FUNCTIONALA A COPIILOR CU DIZABILITATI LOCOMOTORII

    prin intermediul unor centuri flexibile de fixare 4; o unitate de comand i control caremonitorizeaz comportamentul pacientului, controleaz cele 2 servomotoare 5,6 dinstructura exoscheletului pe baza semnalelor primite de la senzori.

  • PN-II-RU-PD 2010- 1

    Cele dou servomotoare contribuie la dezvoltarea micrilo