فصلنامه علمی- پژوهشی علوم پیراپزشکی وتوانبخشی

فصلنامه علمی- پژوهشی علوم پیراپزشکی وتوانبخشی

طراحی و ساخت ماکت یک صندلی چرخدار هوشمند با قابلیت کنترل توسط معلولان قطع نخاعی در ناحیه‌ ستون ‏فقرات گردنی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
حمیدرضا شیرزادفر 1
محمدرضا صحتی 2
مائده نورصبحی 3
ریحانه جان نثاری 3
زهرا باقری 3
1 استادیار گروه مهندسی برق و پزشکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید اشرفی اصفهانی، اصفهان، ایران
2 استادیار گروه مهندسی پزشکی بیوالکتریک، دانشکده فناوری های نوین پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران
3 کارشناس ارشد گروه مهندسی برق و پزشکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شیخ بهایی اصفهان، اصفهان، ایران
10.22038/jpsr.2021.51823.2161
چکیده
هدف:
هدف از انجام این پژوهش توانبخشی کمک رسانی به معلولانی است که از ناحیه­ ستون فقرات گردنی دچار عارضه و آسیب شده ‌اند و به علت آسیب دیدن نخاع قادر به حرکت نمی ­باشند. با توجه به محدودیت ­هایی که صندلی چرخدار­های امروزی دارند، در این پژوهش مدلی برای افراد قطع نخاعی که قادر به استفاده از صندلی چرخدار­های جوی­استیک­ دار یا حرکت دادن صندلی چرخدار­های معمولی با دست نیستند طراحی شده تا این محدودیت ­ها را برطرف کند و فرد معلول به لطف سیستم هوشمند و سنسورهای تعبیه شده بدون نیاز به شخص دیگری تنها با حرکت سر خود صندلی چرخدار را به حرکت در ­آورد.
روش بررسی:
برای اینکه ماکتی شبیه یک صندلی چرخدار داشته باشیم، در این طرح یک تکیه‌گاه و نشیمنگاه از چوب ساخته شده که دارای طول ۲۵، عرض۲۳ و ارتفاع ۲۶ سانتی ­متر است. دو چرخ ۷ سانتی ­متری آلومنیومی در طرفین ماکت جهت حرکت و دو چرخ هرزگرد ساچمه ‌ای جهت حفظ تعادل در عقب و جلو آن قرار گرفته است. حرکت رفت و برگشت ماکت به جلو و عقب و گردش به چپ و راست آن توسط چهار سنسور مادون قرمز فرستنده و چهار گیرنده متناظر که در محل های مناسب در اطراف ماکت نصب شده کنترل می ‌شود. با استفاده از سنسورهای نصب شده روی ماکت حرکت سر فرد به هر یک از چهار جهت سبب عکس العمل یکی از سنسورهای گیرنده و حرکت صندلی چرخدار به سمت مورد انتظار می ­شود.
یافته‌ ها:
تمامی مدارات الکترونیکی و قسمت های مکانیکی مورد نیاز جهت پردازش اطلاعات و اعمال فرمان ‌های کنترلی به صندلی چرخدار توسط قطعات موجود در بازار ایران طراحی و پیاده‌ سازی شده و با توجه به دستیابی به عملکرد مورد انتظار توسط نمونه طراحی شده بر اساس آزمایش‌ های عملی انجام گرفته، این طرح قابلیت تبدیل به نمونه صنعتی را خواهد داشت.
نتیجه ‌گیری:
از نتایج این طرح می ‌توان برای اضافه کردن قابلیت کنترل حرکت به صندلی ‌های چرخدار معمولی و هوشمندسازی آن ها به روشی ساده و اقتصادی بهره برد.
کلیدواژه‌ها
صندلی چرخدار هوشمند
فلج چهاراندام
سنسورهای مادون قرمز
حرکات سر ‏
  1. Baldwin KM, Haddad F, Pandorf CE, Roy RR, et al. Alterations in muscle mass and contractile phenotype in response to unloading models: role of transcriptional/pretranslational mechanisms. Front Physiol 2013; 4: 284.
  2. Shirzadfar H. The Structure and Function of Nervous System and Skeletal Muscle: A Review. Current Neuropsychiatry and Clinical Neuroscience Reports 2021; 3(1): 1-25.
  3. Sundaram SA, Wang H, Ding D, Cooper RA. Step-Climbing Power Wheelchairs: A Literature Review. Top Spinal Cord Inj Rehabil 2017; 23‏ (2): 98-109.
  4.  Scheffler E, Mlambo T, Nhunzvi C, et al. Impact of structured wheelchair services on satisfaction and function of wheelchair users in Zimbabwe. African Journal of Disability 2016; 5(1): 222.
  5. Damiano DL. Activity, activity, activity: rethinking our physical therapy approach to cerebral palsy. Phys Ther. 2006; 86(11): 1534-1540.
  6. Barriuso AL, Pérez-Marcos J, Jiménez-Bravo DM, Gonzalez GV, et al. Agent-based intelligent interface for wheelchair movement control. Sensors 2018; 18(5): 1511.
  7. Cooper RA, Cooper R, Boninger ML. Trends and issues in wheelchair technologies. J Assist Technol 2008; 20(2): 61-72.
  8. Bigras C, Owonuwa DD, Miller WC, Archambault PS. A scoping review of powered wheelchair driving tasks and performance-based outcomes. Disabil Rehabil Assist Technol 2020; 15(1): 76-91.
  9. Orejuela-Zapata JF, Rodriguez S, Ramirez GL. Self-Help Devices for Quadriplegic Population: A Systematic Literature Review. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng 2019; 27(4): 692-701.
  10. Nowshin N, Rashid MM, Akhtar T, Akhtar N, et al. Infrared Sensor Controlled Wheelchair for Physically Disabled People. Proceedings of The Future Technologies Conference (FTC) 2018; 881(2): 847-855.
  11. Shirani A, Sehhati M. Design and implementation of a customable automatic vehicle location system in ambulances and emergency vehicle systems. J Med Signals Sens 2019; 9(3): 165-173.
  12. Rabhi Y, Mrabet M, Fnaiech F. A facial expression controlled wheelchair for people with disabilities. Comput Methods Programs Biomed. 2018; 165: 89-105.
فصلنامه علمی- پژوهشی علوم پیراپزشکی وتوانبخشی
دوره 10، شماره 3
پاییز 1400
صفحه 31-37