طراحی مکاترونیکی و پیاده سازی کنترلی دوچرخه ی هوشمند ثابت تمرینی

امروزه یکی از وسیله­های موثر برای بازگردانی قوای حرکتی و ماهیچه­ای بیماران استفاده از تمرینات دوچرخه ی ثابت و عمل پدال­زنی است. در این پژوهش با طراحی، پیاده­سازی کنترلی و ساخت یک دوچرخه ی تمرینی هوشمند، انجام دو روش تمرینی-درمانی در حوزه ی توان بخشی اندام­های پایین تنه امکان­پذیر شده است. بیمار با توجه به میزان آسیب دیدگی در یکی از دو گروه تمرینی غیرفعال و یا کمک فعال جای می­گیرد. در برنامه ی تمرینی غیرفعال بیمار قوای لازم برای پدال زدن روی دوچرخه را به خوبی دارا نبوده، بنابراین موتور به کمک وی آمده و تمام بار رسیدن به یک سرعت پدال زنی مشخص را بر عهده می­گیرد. پای بیمار در این برنامه با سرعت ثابتی که بالاتر از توانایی وی در پدال زدن است، به صورت اجباری می­چرخد. در برنامه ی تمرینی کمک فعال که بیمار توانایی بالاتری از حالت درمانی اول پیدا کرده است، هدف همان پدال زنی بیمار در یک سرعت مشخص بوده با این تفاوت که وی توانایی وارد کردن نیرو را نیز دارد. میزان کمک رسانی موتور در این روش را مقدار نیروی اعمالی بیمار مشخص می­کند. در این پژوهش یک تئوری کنترلی برای این دو روش درمانی با استفاده از  دوچرخه، طراحی و ارائه شده است. کنترل سرعت نیز با استفاده از بازخوردهای نیرویی و سرعتی صورت گرفته است. نتایج تجربی و تئوری نشان داده که پیاده­سازی و تجهیز دوچرخه ی ثابت با روش پیشنهادی، پژوهش را به اهداف کنترل سرعتی برای استفاده ی توان بخشی رسانده است. در نهایت دقت متوسط نتایج تجربی برای روش غیرفعال در نمونه ی تست این پژوهش برابر با ۷۱/۹۸% و برای شش تست پس از رسیدن سرعت به حالت ماندگار برابر با ۲۴/۹۸% گزارش شده است. هم چنین این نتایج برای حالت کمک فعال برای تست برابر با ۳۳/۹۶% و برای چهار تست در رسیدن به سرعت مطلوب پدال زنی برابر با ۵۹/۹۵% بوده است.

کلیدواژه ها:

دوچرخه ی ثابت توان بخشی ، کنترل سرعت پدال ، روش درمانی غیرفعال ، روش درمانی کمک فعال ، نیروی پدال