تحقیق دست مصنوعی سیبرنتیکی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 90

مقدمه

انسان از دیر باز در جستجوی رفع معلولیت خویش بوده است و برای معلولیت عضوهایی مانند دست و پا،قطعات چوب و فلز را برای جایگزینی این اعضا استفاده نموده است.اما بطور مشخص پیشرفت تکنیک طراحی پروتز دست به روش الکتریکی بعد از جنگ جهانی دوم آغاز گردیده است.

فعالیت ساخت اندامهای مصنوعی (Artifitial organs) بیشتر مقارن با جنگهای بزرگ یا بعد آن بوده است که تعداد زیادی از جوانان قوی و نیرومند در صحنه های نبرد و یا مردم معمولی درزمان بمباران شهرها و یا در حین عمل جراحی دچار قطعی عضو می شوند و نیاز مبرم به اندام مصنوعی پیدا می کنند.

برای یک نوع اولیه، که به پای چوبی (peg-leg) یا دست چنگکی (Hook Hand) معروف بود، تاریخ 1866 ذکر گردیده است. بعد از جنگ جهانی دوم و با توجه به تعداد زیاد معلولین نوع دیگری از اندام مصنوعی بنام پروتز متصل به کابل cable connected prostheses طراحی وساخته شد کابل موجود در این پروتز به منظور محکم کردن انتهای اندام به سوکت (socket) و همچنین لنگر انداختن کابلهای عمل کننده بکار میرفت.

در معلولین زیربازو (Below-ElbowAmputtes) چرخش شانه سبب کوتاه شدن کابل وباز شدن انتهای وسیله ی چنگکی شکل می شود و در معلولین بالای بازو (Above-1bow Amputees) براساس اینکه مفصل آرنج به وسیله کابل دیگری با حرکت بالارفتن شانه قفل شده است باشد با حرکت چرخشی شانه می توان دو حرکت باز شدن وسیله یا جمع کردن آرنج را انجام داد.

در 1948 R.Ritter یک پروتز مایوالکتریک دست را بنمایش گذاشت تا کارگرانی که در کارخانه دچار نقض عضو شده اند از آن استفاده کنند ولی استقبالی از این پروتز صورت نگرفت و باید توجه داشت که مطلوب بودن پروتزهای سنتی دست، در مجموع کم است.

ویتالی (VITALLY) و دستیارانش طی بررسی گزارشی داند که هفتاد درصد معلولین دست، این پروتزها را نپذیرفته اند این نتیجه شگفت انگیز را می توان چنین توجیه کرد که فقدان یک دست زندگی انسان را مختل نمی کند ومانع کارایی آن نمی شود البته معلولیت بنحوی سبب محدود شدن به زحمت افتادن وفشار روانی می گردد، اما اگر پروتز فایده قابل توجهی برای معلول نداشته باشد او ترجیح میدهد که بدون استفاده از ان به زندگی خود ادامه دهد، بخصوص اینکه ا ستفاده از آن برای او مشکل ظاهری و نحوه بکارگیری آن باعث جلب توجه دیگران شود.البته در جهت رسیدن به فایده های بیشتر در دست مصنوعی، پس از توسعه تکنولوژی الکترونیک مسئله استفاده از سیگنالهای مایوالکتریک در کنترل دست مصنوعی مطرح گردید.

تحقیقات اولیه توسط Reltter و در ادامه آن korbinsky در شوروی منجر به ارائه اولین سیستم کنترل مایوالکتریکی با کاربرد کلینیکی گردید واز آن پس تاکنون در کشورهای مختلف جهان از قبیل کانادا- سوئد- یوگسلاوی-ایتالیا-آمریکا –انگلستان به طراحی و اصلاح سیستم کنترل مایوالکتریک در پروتزهای دست پرداختها ند ودر این طراحی ها سیگنال ورودی الکترومایوگرام نقش کنترل کننده ON/OFF را برای راه اندازی موتور محرکه پروتز دارد.

در این روش ساده از الگوریتم های شناخته الگو وروش های پیچیده پردازش سیگنال استفاده نمی

تحقیق دریچه های مصنوعی قلب و پیشگیری از اندوکاردیت باکتریال

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 90

راهنمای دریچه های مصنوعی قلب و پیشگیری از اندوکاردیت باکتریال

مقدمه

قلب شامل چهار حفره ( دو دهلیز و دو بطن چپ و راست ) است و عملکرد آن ، پمپ کردن خون حاوی اکسیژن به داهل شریانها ( عروق یکه خون را تا کنار سلولهای بدن سوق می دهند ) ، می باشد . خون فاقد اکسیژن به طریقه معکوس جمع اوری دشه و به داخل حفره دهلیز راست قلب بازگردانده می شود . به محض پر شدن این حفره و متعاقب انقباض ان خون از طریق دریچه سه لتی وارد حفره بطن راست می گردد .

سپس این حفره منقبض شده و خون را از خلال دریچه ریوی وارد سیستم عروق ریوی نموده تا در ریه ها تبادلات گازی صورت پذیرد و مجددا خون واجد اکسیژن به دهلیز چپ قبل و از انجا از طریق دریچه میترال وارد حفره بطن چپ گردد.

انگاه با انقباض قوی و موثر بطن چپ ، خون از خلال دریچه ائورت به داخل بزرگترین سرخرگ بدن که همان ائورتا می باشد برای کامل کردن این چرخه در گردش ، جریان می یابد .

دریچه های قلب

دریچه های قلبی از اهمیت ویژه ای برخوردارند ، زیرا از برگشت خون جلوگیری به عمل می اروند و در نتیجه جهت طبیعی جریان خون در سیکل عروقی را ایجاد می نمایند . اگر این دریچه ها وجود نداشتند ، قلب برای انتقال خون از حفره ای به حفره دیگر می بایست با قدرت بیشتر و به خرج انرژی بیشتر به فعالیت می پرداخت . قلب طبیعی انسان دارای چهار دریچه سه لتی ، ریوی ، میترال و آئورتی می باشد .

مشکلات دریچه های قلبی

تعداد بیشماری از بیماریها و عوارض و مشکلات از عملکرد طبیعی دریچه های قلبی ، ممانعت به عمل می اورند . بیماریهای دریچه های قلبی را می توان بهص ورت عمده در دو مجموعه تنگی و نارسایی گنجانید . تنگی دریچه ای به علت سفتی ، در باز شدن کامل دریچه اختلال ایجاد می کند و در نتیجه قلب برای عبور خون از دریچه تنگ به صرف کار بیشتری نیاز دارد . از طرف دیگر نارسایی دریچه ای به علت برقراری رایطی که در ان خون به حفره ما قبل پس زده می شود از برقراری موثر گردش خون ممانعت به عمل می اورد .

اقدامات درمانی

در یک نگاه کلی استفاده از داروها ، اولین اقدام درمانی است اما در بسیاری از موارد تعویض دریچه معیوب با یک دریچه مصنوعی به جهت انکه بیمار بتواند یک زندگی طبیعی را سپری نماید صورت می پذیرد . اقدامات بیشماری در جهت بهبود تکنولوژی ساخت دریچه های مصنوعی تا کنون صورت پذیرفته است و کما کان نیز ادامه دارد . دانشمندان درصدد ساخت دریچه هایی هستند که بتوانند بخوبی میلیونها و بلکه میلیاردها سیکل گردش خون را برقرار سازند .

تحول در ساخت

دریچه های مصنوعی قبلی

اولین دریچه مکانیکی قلب در سال 1952 میلادی مورد سافتاده قرار گرفت . از ان پس در خلال سالها ، متجاوز از 30 نوع دریچه مکانیکی در جهان ابداع گردید .این دریچه ها از نوع ساده توپ و قفس به فرم پیشرفته دو دریچه ای امروزی درآمده اند. تمام این تحولات در جهت هر چه بهتر و بیشتر مرکزی کردن انتقال خون از دو حفره همراه با کاهش خطر ایجاد لخته خون ، صورت پذیرفته است .

فرم توپ و قفس:

شامل یک توپ کوچک در داخل یک قفس فلزی است که این طرح نیز از صنعت کپی شده است که در انجا به منظور یک سو کردن جریان مایعات مورد استفاده قرار می گرفته است . دریچه های طبیعی قلب ، اجازه می دهند تا خون بطور مستیم و از مرکز دریچه عبور کند .

این کیفیت از عبور باعث می شود تا قبل با حداقل صرف انرژی به فعالیت خود ادامه دهد و این اثر را پدیده انقتال مرکزی خون نامیده اند . در فرم توپ و قفس پدیده انتقال مرکزی جریان خون بطور کامل بلوک شده است در نتیجه خون نیاز به انرژی بیشتری برای عبور از اطراف توپ مرکزی دارد . از طرف دیگر توپ به علت تصادم با جریان خون به ایجاد اسیب در سلولهای خونی متهم می گردد . سلولهای خونی اسیب دیده باعث خرو عوامل لخته کننده خون می گردند بنابراین بیماران تا اخر عمر نیاز به مصرف داروهای ضد لخته ( آنتی کواگولانت ) ANTI – COAGULANT پیدا می کنند . به مدت 15 سال توپ و قفس بهترین طراحی را تشکیل می داد اما در اواسط دهه 1960 فرم جدیدی از دریچه های مصنوعی طراحی شده اند که در انها بواسطه یک دیسک مورب از طرح اصلی جریان خون تقلید بهتری صورت پذیرفته بود . دریچه ها با دیسک مورب دارای یک دیسک از جنس پلیمر هستند که در جای خود توسط دو بست به بدنه متصل می گردد . دیسک ما بین دو بست خود در وضعیت شناور به گونه ای قرار می گیرد که هر گاه خون بخواهد به طرف عقب برگردد باعث انسداد معبر گشته و هر گاه خون بخواهد در مسیر صحیح حرکت کند باز می گردد .

دریچه ها با دیسک مورب بطور قابل توجهی نسبت به فرم توپ و قفس ترجیح داده می شوند . دریچه ها با دیسک مورب تحت زاویه ای در حدود 60 درجه باز ف سپس با سرعتی در حدود 70 بار رد دقیقه بطور کامل بسته می گردند الگوی مورب جریان مرکزی بهتری را برقرار می سازد و همچنان از بازگشت خون ممانعت به عمل می اورد . دریچه ها با دیسک موب اسیب مکانیکی کمتری به سلولهای خونی می رسانند .

این الگو میزان بروز لخته خون و عفونت را کاهش می دهد . هر چند که عمده ترین مشکل این الگو تمایل به شکسته شدن بستهای دهانه ان به دنبال استفاده

تحقیق در مورد مطلبی در خصوص توسعة سیبرنتیک دست مصنوعی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 33

مطلبی در خصوص توسعة سیبرنتیک دست مصنوعی

چکیده

در یک مفهوم وسیع، این تحقیق در خصوص انسان ها به عنوان تلاش های برای شبیه سازی انسان در یکپارچگی او یا برخی از مؤلفه های اصلی اوست. بنابراین، توسعة یک اندام مصنوعی سیبرنتیک، شبیه سازی توانایی های حسی – حرکتی تا حد ممکن دست طبیعی به عنوان یک هدف مهم در این زمینه قابل ملاحظه است.

این مقاله تلاش می کند تحقیقاتی جاری را در جهت توسعة این سیبرنتیک از دست مصنوعی ارائه می دهد که بر برخی از زیانهای سیستم سیبرنتیک جاری فائق خواهد آمد. این اندام مصنوعی جدید از طریق یک مقطوع العضو به عنوان فقدان یک اندام طبیعی احساس می شود که باز خورد احساس طبیعی وی را بوسیلة شبیه سازی عصب های خاصی توزیع می کند. علاوه بر اینها، از طریق یک شیوة بسیار طبیعی از راه پردازش سیگنال و ابران که از دستگاه مرکزی اعصاب می آیند کنترل می شوند. (لذا ناراحتی پروتزهای کنترل مبتنی بر EMG جاری را کاهش می دهد).

بویژه، در این مقاله سه موضوع اصلی مورد بحث قرار خواهد گرفت: طراحی بهینه سازی پروتزهای مکاترونیک پیشرفته موجود، حساس سازی دست مصنوعی، و کنترل آن.

1- مقدمه

در مفهوم کلی آن، تحقیق در خصوص شبه انسان به عنوان تلاشی در جهت شبیه سازی انسان از لحاظ یکپارچگی او و برخی مؤلفه های اصلی او می باشد. لذا توسعة یک اندام مصنوعی سیبرنتیک، شبیه سازی توانایی های جسی – حرکتی تا حد ممکن و نظیر دست طبیعی به عنوان موفقیت تحقیق روبات شبه انسانی است.

دست انسان نمونة معجره آسایی از چگونگی مکانیسم پیچیده ای است که اجرا می شود و قادر به درک امور پیچیده و مفید با استفاده از یک ترکیب مؤثر مکانیسم ها، احساس، عملکردهای فعال سازی و کنترل می باشد ]2 و 1[. دست انسان نه فقط یک ابزار مؤثر است بلکه همچنین یک ابزار ایده آل برای کسب اطلاعات از محیط خارج است. شبیه سازی و تقلید از توانایی های سیستم کاری انسان برای قرن ها رویای دانشمندان و مهندسین بوده است.

در حقیقت، توسط یک دست مصنوعی واقعاً شبیه انسان به احتمال یکی از شناخته ترین طرح های زیستی است.

علیرغم چند تلاش تحقیقاتی با هدف نوآوری و تکنولوژی دست های مصنوعی، پژوهش های رضایت کاربر در استفاده از دست های مصنوعی آشکار کرد که 30 تا 50% مقطوع العضوها بطور شدید از دست های مصنوعی خود به طور منظم استفاده نمی برند ]4 و 3[. عوالی اصلی را که سبب فقدان علاقه برای میوالکتریک است دست مصنوعی می شود در سه نکته تحلیلی می شود: عملکرد پایین، تزئین و جراحی کن، و قابلیت کنترل کم.

در این مقاله تلاش های تحقیقاتی به سمت درک سیبرنتیک پروتزهای دست ارائه خواهد شد. بخصوص، ساختار مکانیکی پروتزها، حساس سازی آن و طرح کنترل آن، همراه با اولین نتایج آزمایشگاهی در بخش های زیر توضیح داده خواهد شد.

2. دست شبیه انسانی سه انگشتی (anthropomorphic)

یک دست نیرومند سه انگشتی از طریق محققین در مرکز INAIL RTR در چهارچوب پروژة CYBERHAND توسعه می یابد ]6[. این دست زوایای سنسورهای مشترک توسعه یافته در اسکیولا سانت آنا ترکیب خواهد نمود. چهار حرکت بکار گرفته می شوند، یکی برای جنبش و حرکت انگشت شست به طرف بیرون و داخل، و دیگر برای باز و بسته کردن سه انگشت است. تاکید بر توسعه یک وسیله است که سبک وزن، قابل اعتماد، زیبا، دارای انرژی کافی و عملکرد بالا و در نهایت از نظر تجاری مورد اطمینان است.

توسعة این دست جدید بر اساس دست RTRII است (7) که در آن راه حل پیشنهاد شده از طریق شیگئو هیروس در ساخت گرایپر (8) برای دو انگشت و شصت اعمال شده است.

پروتزهای تجاری دست دو یا سه درجه آزادی (Dofs) است که باعث حرکات انگشت و وضعیت شست می شود. به خاطر نبودن Dofs، چنین وسایلی با عملکردی درک پایین توصیف می شوند. در واقع، آنها اجازه مرور شدن کافی اشیاء را نمی دهند، که در مقایسه با تطابق پذیری دست انسان قرار دارد. در نتیجه، اشیاء باید بطور صریح گرفته شوند تا بطور امن نگه داشته شوند (9).

مکانیسم های درست عمل نشده باعث توانایی های گرفتن خود تطبیق می شوند، و در برابر تعداد زیادی از Dofs کنترل شده با تعداد محدودی از تحریک کننده ها و مکانیسم های متمایزی قدردان هستند. این رویکرد اجازة تولید مجدد بیشتر عملکردهای درک انسان را بدون افزودن پیچیدگی مکانیکی و کنترلی را می دهند. این مشخصه بطرز خاصی در دست های مصنوعی مهم هستند، هنگامی که فقط چند سیگنال کنترلی از واسطة کنترل EMG موجود باشند، و لذا برای مقطوع العضو امکان دارد که در یک شیوة طبیعی بیش از دو محرک را کنترل کند.

دست RTR II داریا سه انگشت است، میانی، نشانه و شست، و نه DOFS در کل، اما فقط دو عدد حرکتی دارد: یکی برای حرکات کششی از تمام انگشتان

تحقیق در مورد الیاف مصنوعی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 30

الیاف مصنوعی

مقدمه

همانطوریکه استحضار دارید الیاف مصنوعی یکی از کالاهای ضروری در جامعه می باشد و در دنیا به عنوان یکی از کالاهای استراتژیک محسوب می شود. با توجه به این دیدگاه دولت و بخش خصوصی صنایع در فکر احداث واحدهای تولید الیاف مصنوعی می باشند و طرح فوق جزء یکی از طرحهای اولویت دار وزارت صنایع و معادن جهت مصرفی به بانکهای عامل می باشد. قبل از هر چیز لازم است تا روند رو به رشد صنایع پتروشیمی ایران را از زبان آقای مهندس نعمت زاده مدیرعامل شرکت پتروشیمی ایران در همایش اخیر رسانه و اقتصاد به شرح زیر بازگو نماییم.

1- تولید محصولات پتروشیمی در سال 82

9 میلیون تن

- تولید محصولات پتروشیمی در سال 83

14 میلون تن

- تولید محصولات پتروشیمی در سال 85

25 میلیون تن

2- سهم صادرات محصولات پتروشیمی ایران در خاورمیانه در سال 80

9%

- سهم صادرات محصولات پتروشیمی ایران در خاورمیانه در سال 83

13%

- سهم صادرات محصولات پتروشیمی ایران در خاورمیانه در سال 85

30%

3- سهم صادرات محصولات پتروشیمی ایران در صادرات جهانی در سال 81

7%

- سهم صادرات محصولات پتروشیمی ایران در صادرات جهانی در سال 85

3%

4- سهم صادرات محصولات پتروشیمی در اقتصاد ملی در سال 68

3%

-سهم صادرات محصولات پتروشیمی در اقتصاد ملی در سال 85

30%

5- ارزش افزوده محصولات پتروشیمی ایران بین 80-40% و متوسط بین65-58% بوده است.

6- تولید محصولات پتروشیمی جهت مصارف نساجی در سال 85 به شرح زیر می باشد

- پلی استر 3000 تن در روز (یزد و بوشهر)

- پلی پروپیلن 000/600 تن در سال (اراتک – بندر امام – تبریز – کرمانشاه و غیره)

- پلی آمید 000/120 تن در سال (اراک – تبریز – کرمانشاه – و غیره)

با توجه به حجم سرمایه گذاریهایی که در بخش پتروشیمی کشور شده، سرمایه گذاری در بخش صنایع پائین دستی نیز جزو ضروریات لاینفک این بخش بوده و و ارزش افزوده محصول را تا حدودی افزایش داده و در ضمن به مشکل استنسال نیز کمک های زیادی خواهد کرد. سهامداران این شرکت نیز در راستای چنین توجیهاتی اقدام به تأسیس واحد تولید الیاف مصنوعی نموده اند که جز صنایع پایین دسای پتروشیمی بوده و با توجه به اینکه این نوع محصول تا به حال در ایران تولید ندشه و تولید آن بخصوص در صنایع بهداشتی کشور از رشد قابل قبولی برخوردار خواهد بود لذا بر آن شدین تا با استفاده از تکنولوژی جدید (Bicom Ponent-Fiber – الیاف دو جزئی) و به دلیل کارآیی اقتصالدی آن همراه با کاهش هزینه ها و ارائه کیفیت بالاتر در محصولات تولید و نهایی و هم چنین تولید محصولات جدید که بسیار نیز مورد توجه قرار گرفته است گامی بلند در جهت رشد و شکوفایی صنایع بهداشتی و پزشکی این مرز و بوم برداشته باشیم استفاده از الیاف دو جزئی در تولید ملحفه های بیمارستانی و پارچه های یکبار مصرف جهت پوشک و نوار و صنایع اتومبیل و سایر صنایع دارای مزیتهایی می باشد که بطور مثال با بحث تولید لایه روی پوشک بچه و نوار بهداشتی تا چند سال قبل از الیاف صددرصد پلی پروپیلن در جهان استفاده می شد ولی در حال حاضر الیاف دو جزئی جایگزین آن گشته زیرا با توجه به اینکه الیاف دو جزئی پلی استر و پلی اتیلن PET/PE (مغزلیف پلی استر بوده و قشر خارجی لیف پلی اتیلن می باشد) دارای مزیت هایی که در زیر تشریح شده نسبت به لیف صددرصد پلی پروپیلن دارد.

پلی اتیلن در مقابل حملات میکروبیولوژی مقام تر از P.P بوده و حساسیت زا نمی باشد

ضریب اصطکاک PE از P.P و PET کمتر بوده و زیر است نرمتر و لطیف تر دارا می باشد.

درجه حرارت PE از PP کمتر بوده هزینه تولید پائین تر می باشد.

در ضمن با توجه به اینکه بیشترین کاربرد الیاف دو جزئی در صنایع منسوجات نبافته بوده و رشد این محصولات در ایران از رشد قابل قبولی برخوردار بوده است و در مقایسه با سایر کشوراز رشد کمتری برخوردار می باشد بطور مثال ترکیه حجم تولید منسوجات نبافته آن در سال حدود 000/120 تن می باشد و الا در ایران این رقم حدود 000/30 تن می باشد و دیگر اینکه محصولات این خط تولید از بازار صادراتی مناسب برخوردار ب.ده و قیمت هر کیلو از این کالا در جهان حدود Euro45/1=35/1 می باشد. خط تولید فوق قادر است علاوه بر الیاف دوجزئی PET/PE (پلی استر و پلی اتیلن) الیاف دو جزئی PP/PE (پلی پروپیلن و پلی اتیلن) الیاف صددرصد استاندارد پلی استر – الیاف صددرصد پلی پروپیلن در سه نوع – (Lowtenacity – medium tenacity و High tenacity) را تولید نمایند که این الیاف در صنایع

تحقیق در مورد مطلبی در خصوص توسعة سیبرنتیک دست مصنوعی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 33

مطلبی در خصوص توسعة سیبرنتیک دست مصنوعی

چکیده

در یک مفهوم وسیع، این تحقیق در خصوص انسان ها به عنوان تلاش های برای شبیه سازی انسان در یکپارچگی او یا برخی از مؤلفه های اصلی اوست. بنابراین، توسعة یک اندام مصنوعی سیبرنتیک، شبیه سازی توانایی های حسی – حرکتی تا حد ممکن دست طبیعی به عنوان یک هدف مهم در این زمینه قابل ملاحظه است.

این مقاله تلاش می کند تحقیقاتی جاری را در جهت توسعة این سیبرنتیک از دست مصنوعی ارائه می دهد که بر برخی از زیانهای سیستم سیبرنتیک جاری فائق خواهد آمد. این اندام مصنوعی جدید از طریق یک مقطوع العضو به عنوان فقدان یک اندام طبیعی احساس می شود که باز خورد احساس طبیعی وی را بوسیلة شبیه سازی عصب های خاصی توزیع می کند. علاوه بر اینها، از طریق یک شیوة بسیار طبیعی از راه پردازش سیگنال و ابران که از دستگاه مرکزی اعصاب می آیند کنترل می شوند. (لذا ناراحتی پروتزهای کنترل مبتنی بر EMG جاری را کاهش می دهد).

بویژه، در این مقاله سه موضوع اصلی مورد بحث قرار خواهد گرفت: طراحی بهینه سازی پروتزهای مکاترونیک پیشرفته موجود، حساس سازی دست مصنوعی، و کنترل آن.

1- مقدمه

در مفهوم کلی آن، تحقیق در خصوص شبه انسان به عنوان تلاشی در جهت شبیه سازی انسان از لحاظ یکپارچگی او و برخی مؤلفه های اصلی او می باشد. لذا توسعة یک اندام مصنوعی سیبرنتیک، شبیه سازی توانایی های جسی – حرکتی تا حد ممکن و نظیر دست طبیعی به عنوان موفقیت تحقیق روبات شبه انسانی است.

دست انسان نمونة معجره آسایی از چگونگی مکانیسم پیچیده ای است که اجرا می شود و قادر به درک امور پیچیده و مفید با استفاده از یک ترکیب مؤثر مکانیسم ها، احساس، عملکردهای فعال سازی و کنترل می باشد ]2 و 1[. دست انسان نه فقط یک ابزار مؤثر است بلکه همچنین یک ابزار ایده آل برای کسب اطلاعات از محیط خارج است. شبیه سازی و تقلید از توانایی های سیستم کاری انسان برای قرن ها رویای دانشمندان و مهندسین بوده است.

در حقیقت، توسط یک دست مصنوعی واقعاً شبیه انسان به احتمال یکی از شناخته ترین طرح های زیستی است.

علیرغم چند تلاش تحقیقاتی با هدف نوآوری و تکنولوژی دست های مصنوعی، پژوهش های رضایت کاربر در استفاده از دست های مصنوعی آشکار کرد که 30 تا 50% مقطوع العضوها بطور شدید از دست های مصنوعی خود به طور منظم استفاده نمی برند ]4 و 3[. عوالی اصلی را که سبب فقدان علاقه برای میوالکتریک است دست مصنوعی می شود در سه نکته تحلیلی می شود: عملکرد پایین، تزئین و جراحی کن، و قابلیت کنترل کم.

در این مقاله تلاش های تحقیقاتی به سمت درک سیبرنتیک پروتزهای دست ارائه خواهد شد. بخصوص، ساختار مکانیکی پروتزها، حساس سازی آن و طرح کنترل آن، همراه با اولین نتایج آزمایشگاهی در بخش های زیر توضیح داده خواهد شد.

2. دست شبیه انسانی سه انگشتی (anthropomorphic)

یک دست نیرومند سه انگشتی از طریق محققین در مرکز INAIL RTR در چهارچوب پروژة CYBERHAND توسعه می یابد ]6[. این دست زوایای سنسورهای مشترک توسعه یافته در اسکیولا سانت آنا ترکیب خواهد نمود. چهار حرکت بکار گرفته می شوند، یکی برای جنبش و حرکت انگشت شست به طرف بیرون و داخل، و دیگر برای باز و بسته کردن سه انگشت است. تاکید بر توسعه یک وسیله است که سبک وزن، قابل اعتماد، زیبا، دارای انرژی کافی و عملکرد بالا و در نهایت از نظر تجاری مورد اطمینان است.

توسعة این دست جدید بر اساس دست RTRII است (7) که در آن راه حل پیشنهاد شده از طریق شیگئو هیروس در ساخت گرایپر (8) برای دو انگشت و شصت اعمال شده است.

پروتزهای تجاری دست دو یا سه درجه آزادی (Dofs) است که باعث حرکات انگشت و وضعیت شست می شود. به خاطر نبودن Dofs، چنین وسایلی با عملکردی درک پایین توصیف می شوند. در واقع، آنها اجازه مرور شدن کافی اشیاء را نمی دهند، که در مقایسه با تطابق پذیری دست انسان قرار دارد. در نتیجه، اشیاء باید بطور صریح گرفته شوند تا بطور امن نگه داشته شوند (9).

مکانیسم های درست عمل نشده باعث توانایی های گرفتن خود تطبیق می شوند، و در برابر تعداد زیادی از Dofs کنترل شده با تعداد محدودی از تحریک کننده ها و مکانیسم های متمایزی قدردان هستند. این رویکرد اجازة تولید مجدد بیشتر عملکردهای درک انسان را بدون افزودن پیچیدگی مکانیکی و کنترلی را می دهند. این مشخصه بطرز خاصی در دست های مصنوعی مهم هستند، هنگامی که فقط چند سیگنال کنترلی از واسطة کنترل EMG موجود باشند، و لذا برای مقطوع العضو امکان دارد که در یک شیوة طبیعی بیش از دو محرک را کنترل کند.

دست RTR II داریا سه انگشت است، میانی، نشانه و شست، و نه DOFS در کل، اما فقط دو عدد حرکتی دارد: یکی برای حرکات کششی از تمام انگشتان