9142890858

Jedną ze znanych i zalecanych metod rehabilitacyjnych jest metoda PNF (ang. Priorioceptive Neuromuscular Facilitation), którą można realizować również przy użyciu zaprojektowanego w niniejszej pracy doktorskiej robota. Metoda ta polega na prowadzeniu ruchów, w tym samym czasie, w trzech płaszczyznach: czołowej, strzałkowej oraz poprzecznej, kładąc dodatkowo nacisk na rotację. W systemie tym ważne jest, aby pacjent podczas ćwiczeń odwzorowywał naturalne ruchy codziennych czynności, które także mają złożoną sekwencje i angażują wszystkie stawy kończyny górnej. Wiele ruchów tego typu można zapisać w trajektorii robota. Należy jednak uwzględnić wielkość i masę silników tworzących maszynę, które wykluczają, ze względu bezpieczeństwa, ćwiczenia w bliskim sąsiedztwie głowy np. czesanie włosów, jedzenie, itp. Poprzez aktywację sprawnych obszarów ruchu udaje się stymulować miejsca uszkodzone. Zakres ruchu jest zależny od odczuwanego przy nim bólu przez pacjenta, a wraz z jego stopniowym ustępowaniem, poszerza się zakres przemieszczania kończyny.

Do jednych z ogólnych celów projektu należała wielokryterialna optymalizacja konstrukcji robota rehabilitacyjnego. Przyjęta funkcja optymalizacyjna nie wiązała się jedynie z samymi parametrami mechanicznymi, jak rodzaj materiału, gabaryty elementów czy naprężenia (chociaż te parametry również były brane pod uwagę). Zostały bowiem przyjęte dodatkowe kryteria optymalizacyjne, które trudno jest opisać przy pomocy wartości liczbowych. Kryteria te nie zostały zdefiniowane w sposób ostry. Jedno z kryteriów wymagało, żeby konstrukcja robota była bezpieczna dla pacjenta oraz obsługującego go fizjoterapeuty. Poza tym robot powinien być przystosowany do rehabilitacji jak największej gamy urazów kończyny górnej. Robot jest również przystosowany do rehabilitacji pacjentów o różnej masie, zarówno bardzo ciężkich, jak i lekkich. Poza tym konstrukcja nie mogła ograniczać możliwych trybów pracy i w końcu robot powinien być relatywnie tani.

Wybór konstrukcji robota padł na manipulatory typu egzoszkieletalnego, ponieważ posiadają one cechy, dzięki którym mają przewagę nad innymi konstrukcjami. Do ich głównych zalet należy to, że mają mniejsze gabaryty i są lżejsze w stosunku do innych konstrukcji. Poza tym zakres ruchu tego typu robotów jest zgodny z zakresem ruchu rehabilitowanego pacjenta. Zbyt duży zakres ruchu mógłby przyczynić się do powstania urazów, w przypadku błędów w sterowaniu, natomiast zbyt mały ograniczałby możliwy zakres rehabilitacji. Manipulatory tego typu stanowią również bazę do opracowania egzoszkieletów i robotów humanoidalnych, które w przyszłości będą nieodzownym elementem pracy człowieka.

Eksperymenty na robotach wymagały opracowania całej technologii od podstaw poczynając od konstrukcji mechanicznej, poprzez elektronikę, a kończąc na oprogramowaniu nisko- i wyskopoziomowym.

Główny robot zrealizowany w ramach niniejszej rozprawy doktorskiej został nazwany Arm Rehabilitation Robot. Jest on przeznaczony do rehabilitacji prawej lub lewej kończyny górnej w szerokim zakresie jej ruchów.

2