دانلود ترجمه مقاله پروتز زانو-قوزک با قوزک فعال و انتقال انرژی – الزویر ۲۰۱۵

پروتز زانو-قوزک با قوزک فعال و انتقال انرژی: پیشرفت پروتز- آلفای CYBERLEG

Ankle–knee prosthesis with active ankle and energy transfer: Development of the CYBERLEGs Alpha-Prosthesis

چکیده

نکات مهم

۱ – مقدمه

۲ – فرضیه‌ عملیات

۱ – ۲ قوزک

۲ – ۲ زانو

۳ – مواد و روش‌ها

۱ – ۳ قوزک

۲ – ۳ زانو

۳ – ۳ حسگرها و سیستم کنترل

۴ – آزمایشات

۱ – ۴ آزمون‌های جایگاه قوزک

۲ – ۴ آزمون‌های راه رفتن

۳ – ۴ راه رفتن با انتقال انرژی

۵ – بحث

۱ – ۵ قوزک و زانو

۲ – ۵ انرژی انتقال یافته

۳ – ۵ دستاوردها

۶ – نتیجه‌گیری

ضمیمه

چکیده

این مقاله در مورد ساخت یک طرح اولیه از آلفا-پروتزهای سایبرلگ است، یک پروتز انتقالی جدید حاوی یک عملگر قوزک با سختی متغیر بر اساس معماری MACCEPA است، یک زانوی غیرفعال با دو مکانیسم قفل شدن و یک مکانیسم تبدیل انرژی که کار منفی را از زانو برداشته و به قوزک منتقل می‌کند تا به فشار کمک شود. آلفا-پروتز سایبرلگ بخشی از پروژه‌ی سایبرلگ‌های FP7-ICT است که یک سیستم پروتزی را بمنظور جایگزینی یک اندام از دست رفته به موازات اسکلت خارجی ترکیب می‌کند تا برای کنترل هر دو سیستم به پای سالم و آرایه‌ی حسی کمک کند. پروتز برای تولید سطح طبیعی قدم زدن بر روی زمین فعالیت می‌کند که گشتاورهای مشترک و سینماتیک یک فرد غیرمعمول را تخمین زده و در عین حال اتصالات سازگار را حفظ می‌کند که پتانسیل کاهش زیان‌های تحریکی و در نتیجه کاهش مصرف انرژی کاربر نهایی را دارد. این نمونه‌ی اولیه شامل یک زانوی غیرفعال و یک قوزک فعال است که از نظر انرژتیک با یکدگیر جفت شده‌اند تا مصرف کل انرژی دستگاه را کاهش دهند. در اینجا ما شبیه‌سازی‌های سیستم عملگر قوزک و رفتار غیرفعال ماژول زانو را با یا بدون تاثیرات تبدیل انرژی، طراحی مکانیکی پروتز و نتایج تجربی حاصل از بررسی دستگاه فیزیکی توسط افراد معلول را ارائه داده‌ایم.

۶- نتیجه‌گیری
آلفا پروتزهای سایبر لگ بمنظور بررسی رفتارهای سه سیستم طراحی شدند: یک عملگر سازگار جدید، یک زانوی غیر فعال جدید که از فنرها برای ذخیره‌ی انرژی از زانو استفاده می‌کند و یک مکانیسم انتقال انرژی که انرژی ذخیره شده را از زانو به قوزک منتقل می‌کند. این دستگاه‌ها بصورت موفقیت آمیزی توسط معلولین در یک آزمایش محدود سه نمونه‌ای مورد استفاده قرار گرفتند. فلسفه‌ی این طرح تفاوت زیادی با پروتزهای غیرفعال فعلی دارد که بصورت کلی از دمپرها در زانو استفاده می‌کنند تا انرژی را پراکنده کرده و پروتزهای زانو و قوزک را از یکدگیر جدا نگاه دارند. نتایج امیدوار کننده بودند و نشان دادند که تزریق انرژی در قوزک با کمک فشار آوردن رخ می‌دهد، زانوی غیرفعال قادر به تولید سینماتیک‌های منطقی زانو با یک فاز سوئینگ شدن طبیعی و خوب است و مکانیسم انتقال انرژی قادر به تولید گشتاور بر روی قوزک از زانو در زمان مناسب در طول چرخه‌ی راه رفتن است.

Abstract

This paper presents the development of the CYBERLEGs Alpha-Prototype prosthesis, a new transfemoral prosthesis incorporating a new variable stiffness ankle actuator based on the MACCEPA architecture, a passive knee with two locking mechanisms, and an energy transfer mechanism that harvests negative work from the knee and delivers it to the ankle to assist pushoff. The CYBERLEGs Alpha-Prosthesis is part of the CYBERLEGs FP7-ICT project, which combines a prosthesis system to replace a lost limb in parallel with an exoskeleton to assist the sound leg, and sensory array to control both systems. The prosthesis attempts to produce a natural level ground walking gait that approximates the joint torques and kinematics of a non-amputee while maintaining compliant joints, which has the potential to decrease impulsive losses, and ultimately reduce the end user energy consumption. This first prototype consists of a passive knee and an active ankle which are energetically coupled to reduce the total power consumption of the device. Here we present simulations of the actuation system of the ankle and the passive behavior of the knee module with and without the energy transfer effects, the mechanical design of the prosthesis, and empirical results from testing of the physical device with amputee subjects.

۶- Conclusions

The CYBERLEGs Alpha-Prosthesis was designed to test the behaviors of three systems: a new compliant ankle actuator, a new passive knee utilizing springs to store braking energy from the knee, and an energy transfer mechanism to deliver the stored energy of the knee to the ankle. These devices have been successfully used by amputees in a limited three subject trial. This design philosophy is very different from current passive prostheses, which generally utilize dampers in the knee to dissipate the braking energy and keep knee and ankle prostheses separate from one another. The results are promising, showing that there is an injection of energy at the ankle, assisting the pushoff, the passive knee is capable of producing reasonable knee kinematics with a nice natural swing phase, and the energy transfer mechanism is capable of producing a torque on the ankle form the knee at the correct time during the gait cycle.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پروتز زانو-قوزک با قوزک فعال و انتقال انرژی: پیشرفت پروتز- آلفای CYBERLEG

Ankle–knee prosthesis with active ankle and energy transfer: Development of the CYBERLEGs Alpha-Prosthesis