پیشگفتار :
یكی از معلولیتهای مادرزادی و اكتسابی (مانند جنگ و حوادث كارخانجات) قطع عضو اندام فوقانی و تحتانی می باشد ، هر سطح قطع عضو از ناحیه انگشتان تا مقاطع مختلف آن عضو اتفاق می افتد . از زمانهای بسیار دور به هر علت زیر بشر به فكر جاگزینی اندام فوقانی و تحتانی صدمه این بوده است :
الف : از نظر روانی و زیبایی
ب: از نظر كاربرد عملی و رفع وابستگی به غیر
وسایل كمكی اندام تحتانی جهت راه رفتن ، نشستن و غیره از اهمیت خاصی برخوردار است ، در صورتیكه اعضاء مصنوعی اندام فوقانی در انجام كار و فعالیت اقتصادی و اجتماعی و استقلال شخصی حائز اهمیت بسیار است .
جایگزینی اندام فوقانی را بصورت زیر ناتوان طبقه بندی كرده :
1ـ قطع یك یا چند انگشت                 2ـ قطع از ناحیه مچ دست
3ـ قطع از نواحی مختلف ساعد            4ـ قطع از ناحیه آرنج
5ـ قطع از نواحی مختلف بازو              6ـ قطع كامل بازو
7ـ قطع از ناحیه كمر بندی كتفی
نظر به اینكه آمار و اطلاعات میزان شایعات دست (چپ و راست) هیچگونه دلالتی بر غالب بودن تعداد برخی از این ضایعات بر برخیدیگر ندارد ، همواره مراكز درمانی و مؤسسات تولیدی پیش بنی لازم جهت یكدست كامل را مینمایند (پنجه ، آرنج ، شانه) تا بتوانند جهت الگوی معلولین باشند .
الف: ارزشیابی باقی مانده از لحاظ طول ، قطر و غیره
ب: مشخص كردن نوع و تعداد مفاصل و دامنه حركتی آنها
ج: تهیه ثابت كننده (ساكت) جهت اتصال عضو مصنوعی به عضو باقیمانده .
د: با در نظر گرفتن دست مصنوعی عامل حركتی انتخاب و در عضو باقیمانده بقیه می شود .
مقدمه :
هدف از كاربرد دست و پای مصنوعی چاره جوئی اشكالات حركتی است ، در اثر نقص عضو یا قطع دست و پای طبیعی در شخص بوجود می آید ، ساده ترین صورت این وسیله دست و پای چوبین بدون مفصل و چنگك است . كاملترین صورت آن دست و پایی است كه تا حد امكان تا در به حركت مشابه حركات طبیعی وده و كاربرد آن بوسیله شخص معلول محتاج به تمرین ، دقت و تمركز خاصی نباشد .
از نظر تكاملی ما بین دست چوبن و دست سیبرنیتكی می توان دستهای مصنوعی دیگری ذكر كرده از قبیل : الف) دست مكانیكی چنگك دار با استفاده از تسمه فنر و فرمان حركت را از جابجائی عضلات شانه و گردن میگیرد .
ب) دست الكترومكانیكی كه فرمان حركت را از جابجائی عضلات یا انقباض مكانیكی آنان و یا از علائم آنان (EMG) اخذ می كند و عنصر قدرت یا حركت آن یك جزء الكترومكانیكی از قبیل موتور یا غیره می باشد .
در این دو نوع دست مصنوعی حلقه كنترل از طریق مسیر پس خور (فیزیكی) مشاهداتی بسته می شود . بعبارت دیگر شخص معلول برای انجام حركت مطلوب به بهترین حالت ، تنها میتواند با مشاهده نتیجه حركت آنرا تصحیح یا بصورت مطلوب تغییر دهد . این حلقه پس خور(فیزیكی) با حلقه پس خوری كه حركت یك دست سالم موجود است كه نتیجه آن آگاه بودن تقریباً آنی شخص از وضعیت مكانی دست نیروی وارد به آن می باشد . كه تفاوت زیادداشته و كاربرد آن غالباً مستلزم كوشش زیاد ازجانب شخص معلول است .
در دست سیبر نیتكی كه به شرح آن خواهد آمد كه لازم است حلقه های پس خوری كه به حركت یك دست سالم موجوداست بقیه شده و سیستم كنترل آنچنان طرح گردد كه به وجه ایده آل كاربرد آن بوسیله شخص معلول بطور ناخودآگاه امكان پذیر باشد .
به عبارت دیگر به همانگونه كه به یك شخص سالم حركت دست بطور طبیعی و بدون احتیاج به تمركز خاص و ایجاد خستگی فكری انجام گیرد ، دست سیبرنیتكی نیز بتواند حركات سادهرا با همان سهولت و در سطح ناخودآگاه انجام دهد .
به نام خدا
مقدمه :
خلاصه ای از مدل كردن ، كنترل ، شبیه سازی حركات انسان :
بشر مدتهاست كه مجذوب عملكرد بدن بوده است . حركت در میان تجلیات و اعمال بدن از چنان عمومیت و ویژگی برخوردار است كه انسان را به طریق فیزیولوژی به محیط و دیگران مرتبط می كند . این صحبت مختصر در زمینه بحث و تحقیق كارهای جدید مدلسازی : كنترل و شبیه سازی حركت انسان می باشد .
سیستم عضلانی ـ استخوانی : سیستم متشكل از دو عضله می تواند بصورت محرك نیرو عمل كند . مدلهای گوناگونی برای عضله پیشنهاد شده است . این مدلها غیر دقیق بوده و تفاوتی میان عملكرد خود عضله و گروهی از تارها قافل نیست . تفاوت مقدماتی بین این مدلها ، درجه معادلات دیفرانسیل بكار گرفته شده و ورودی های آنها می باشد . ورودی های عضله عبارتند از سیستمهای موتور باوران (efferent) آلفا (α) و گاما و خروجی های آن عبارتند از سیگنال آوران (afferent) كه به CNs می روند .
(نوع Ia و Ib و سیستمهای فیبری نوع Il) ونیرو می روی استخوان و اندازه گیرهای نیرو اثر می كند . دیاگرام جعبه ای عضله شكل زیر نشان داده شده است :
از این دیاگرام جعبه ای پیداست كه خروجی عضله بستگی به طول ، سرعت انقباض ورودیهای عصبی دارد .
مطالعات كنترل : مطالعات اساسی كنترل شامل مباحث ، وضعیت و پایداری عضو ، حركت نقطه به نقطه ، فشردن در مقابل سطح ، گرفتن اشیاء ،‌اجرای حركات موزون و پریدن در هواست .
مباحث مورد استفاده كه كنترل عبارتند از برنامه ریزی و كنترل بهینه ،‌فیدبك غیر خطی ، فیدبك حالت ، پایداری لیاپانف ، فیدبك نیرو ، كنترل سیستم های ـ دینامیكی مقید ، انتقال از سیستم مقید به سیستم غیر مقید و بالعكس و سیستم های كنترل یادگیر .
شبیه سازی : نظر به پیچیدگی ارتباطات فیزیولوژیكی و ابعاد زیاد مسائل حتی در ساده ترین حركات انسان تحلیل اینگونه سیستمها با ابزار ریاضی متداول معادلات دیفرانسیل و انتگرالی حركت تحللی پایداری و سیستمهای معادلات جبری ، غیر ممكن می نماید . به ناچار به موارد زیر متوسل شده اند :
مدلسازی مكانیكی ، شبیه سازی آنالوگ ، شبیه سازی كامپیوتر رقمی و اخیرا شبیه سازی مدوی توزیع شده . شبیه سازیهایی كه می برید اگر چه در حركات انسانی زیاد بكار نرفته اند ولی در آینده مورد آزمایش و طراحی پروتزها و ارتزها كه میكروپراسورها با سیستم فیزیولوژیكی موقعی توام می شوند كاربرد پیدا خواهند كرد . بشر راه بسیار طولانی كه مسیر تكاملی پیموده است اما زمان بسیاری طول خواهد كشید كه حقایق طبیعت پیچیده حركت را دریابد .