Thiết kế cơ cấu cơ khí tuân mềm cho phục hồi chức năng chi trên

( 0 đánh giá )
Miễn phí

Thiết bị dạng orthosis hai bậc tự do gắn ở hông và gối, truyền chuyển động qua hệ puly không tròn “hướng tâm” và “ly tâm” với cáp đàn hồi, sao cho độ dãn cáp bằng không dọc theo quỹ đạo tham chiếu trong không gian tác vụ (góc hông–gối). Khi chuyển động lệch ra ngoài quỹ đạo này, một trong hai hệ sẽ dãn cáp, tích lũy thế năng đàn hồi và sinh mô-men kéo trở lại quỹ đạo, tạo cảm giác “dẫn hướng” mà vẫn trong suốt (ít cản trở) nếu đi đúng quỹ đạo.

 

Hình dạng puly được tổng hợp để tạo hàm dãn cáp AL(θ) xấp xỉ parabol đối xứng, đảm bảo hai hệ có đường cong không–dãn trùng nhau nhưng ngược dấu. Cơ cấu truyền bánh răng giữa khớp và puly cho phép ánh xạ tuyến tính giữa góc khớp (hông, gối) và không gian tác vụ (θ1, θ2), từ đó “uốn” quỹ đạo năng lượng tối thiểu để khớp với đường cong dáng đi người (từ dữ liệu gait trung bình). Trường hợp tốc độ đi tự chọn (“free speed”) cần ma trận Jacobian truyền J_mech ≠ chéo, buộc dùng cơ cấu vi sai bánh răng cho puly hướng tâm hông; puly gối truyền trực tiếp.

 

Nguyên mẫu thu nhỏ (chiều dài đùi 26,6 cm, nặng 0,36 kg) được chế tạo bằng acrylic cắt laser, puly in 3D ABS, cáp spectra, ống dẫn vinyl, lò xo trụ nối tiếp cáp. Thử nghiệm đo mô-men hồi phục khi giữ một khớp cố định và di chuyển khớp còn lại cho thấy trường thế năng và đường đồng mức gần song song quỹ đạo chuẩn, mô-men tỷ lệ với độ cứng lò xo. Các giới hạn hiện tại gồm: quỹ đạo chuẩn cố định, chưa điều chỉnh cho biến thiên cá nhân hoặc tốc độ; một số ma sát và quán tính từ cơ cấu truyền; chưa có “vùng chết” quanh quỹ đạo để tăng tính linh hoạt.