Thiết kế chế tạo mô hình vật lý trị liệu hỗ trợ cho khuỷu tay

Microsoft Word thuyet minh1 Mã số 201 1CK02 Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỀ TÀI KHCN CẤP TRƯỜNG Tên đề tài Thiết kế chế tạo mô hình vật lý trị liệu hỗ trợ cho khuỷu tay Mã số đề tài 201 1CK02 Chủ nhiệm đề tài PGS TS Lê Thanh Danh Đơn vị thực hiện Khoa Cơ khí Mã số 201 1CK02 Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM 2 LỜI MỞ ĐẦU Nếu bệnh tim mạch là nguyên nhân hàng đầu gây tử vong thì đối với nguyên nhân gây ra sự tàn phế, khó có căn bệnh nào có t.

Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mơ hình vật lý trị liệu hỗ trợ cho khuỷu tay Mã số đề tài: 20/1.1CK02 Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Lê Thanh Danh Đơn vị thực hiện: Khoa Cơ khí Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 LỜI MỞ ĐẦU Nếu bệnh tim mạch nguyên nhân hàng đầu gây tử vong nguyên nhân gây tàn phế, khó có bệnh vượt qua bệnh lí cơ-xương-khớp Ở Mỹ, quốc gia có y khoa tiên tiến bậc giới có tới: 80% người 55 tuổi bị thối hóa khớp; 65 triệu người bị đau thắt lưng Mỗi năm có tới triệu lượt nhập viện 45 triệu lượt khám điều trị đau lưng thối hóa xương khớp Tại Việt Nam, tỉ lệ mắc bệnh cơ-xương-khớp gia tăng nhanh chóng năm gần gây áp lực lớn thách thức lên hạ tầng y tế với số đáng “giật mình”: 30% người 35 tuổi; 60% người 65 tuổi; 85% người 80 tuổi mắc bệnh thối hóa khớp bệnh sống Đáng nói đến cịn có bệnh đau khớp thối hóa khớp khuỷu tay thường xảy người hay vận động như: người chơi golf, tennis, ném bóng chày; người tập tạ; võ sĩ quyền anh hay người làm nghề đòi hỏi phải dùng tay nhiều như: đầu bếp; họa sĩ; thợ mộc; cơng nhân xí nghiệp; thợ điện nước Bệnh đau khớp khuỷu tay không gây nguy hiểm tới tính mạng khiến cho người bệnh khó chịu, khó vận động ảnh hưởng nghiêm trọng đến cơng việc sống hàng ngày Chính nên phát điều trị kịp thời để đạt hiệu tốt Hiện giới có nhiều thiết bị vật lí trị liệu bệnh cơxương-khớp Trong số phải nói đến ứng dụng vượt bậc ngành công nghệ sử dụng bó nhân tạo hoạt động khí nén (Pneumatic Artificial Muscles - PAM) sản phẩm McKibben phát minh vào năm 1950 áp dụng vào thiết bị vật lí trị liệu Thiết bị phổ biến giới giá thành cịn cao Chính nhóm sinh viên chúng em chọn nghiên cứu đề tài “Thiết kế chế tạo mơ hình vật lý trị liệu hỗ trợ cho khuỷu tay” với mục đích giảm giá thành, làm chủ cơng nghệ để góp phần nhỏ việc phát triển lĩnh vực y tế Việt Nam Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian gần năm nhóm nghiên cứu thực đề tài “Thiết kế chế tạo mơ hình vật lý trị liệu hỗ trợ cho khuỷu tay” triển khai Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM Ban đầu khối lượng cơng việc nhiều nhóm cố gắng bám sát khối lượng đề tài đưa phương án nhằm hoàn thành tất nội dung đề tài Trong trình thực gặp nhiều khó khăn với sợ hỗ trợ kịp thời nhiều thành phần có Ban Giám Hiệu, Khoa Cơng nghệ Cơ Khí số giảng viên Khoa tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm nghiên cứu thực tốt hạng mục đề tài Vì tơi thay mặt tất thành viên nhóm đề tài xin chân thành cảm ơn hỗ trợ đồng nghiệp Nhà trường để chúng tơi hồn đề tài nghiên cứu Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1.cấu trúc khuỷu tay………………………………………………………………6 1.2 Các bệnh xương khớp khuỷu tay thường gặp…………………………………7 1.2.1.Thối hóa khớp khuỷu tay 1.2.2.Bệnh Gout (gút) khuỷu tay 10 1.2.3.Bệnh đau khớp khuỷu tay 10 1.2.4.Bệnh viêm khớp khuỷu tay 12 1.3 Phương pháp điều trị vật lý trị liệu………………………………………….12 1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu………………………………………………… 14 1.4.1.Tình hình nghiên cứu quốc tế nước 14 1.4.2.Đánh giá kết cơng trình nghiên cứu cơng bố 18 1.5 Tính cấp thiết đề tài………………………………………………………… 19 1.6 Mục tiêu đề tài……………………………………………………………… 19 1.6.1.Mục tiêu tổng quát: 19 1.6.2.Mục tiêu cụ thể 19 CHƯƠNG : THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ CÁC BỘ PHẬN CƠ KHÍ 21 2.1 Phương án thiết kế……………………………………………………………… 21 2.1.1.Phương án thiết kế dạng đứng 21 2.1.2.Phương án thiết kế dạng nằm 21 2.1.3.Phương án thiết kế dạng ngồi ( cánh tay trợ lực ) 22 2.2 Mơ hình vật lý trị liệu hỗ trợ tập luyện ………………………………………… 23 2.3 Thiết kế khí ……………………………………………………………………24 2.3.1 Ghế………………………………………………………………………… 24 2.3.2 Giá đỡ……………………………………………………………………… 26 2.3.2 Tấm cố định………………………………………… …………………… 30 2.3.4 Tấm xoay………………………………………… ……………………… 32 2.4 Cơ nhân tạo……………………………………………………………………… 33 CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 35 Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 3.1 Mục tiêu điều khiển……………………………………………………………35 3.2 Mơ hình động lực ọc………………………………………………………… 35 3.3 Bộ điều khiển 38 CHƯƠNG 4: MƠ HÌNH VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 35 4.1 Mơ hình thực nghiệm………………………………………………………… 40 4.2 Kết ……………………………………………………………………… 42 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 5.1 Kết luận 46 5.2 Kiến nghị 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………….47 Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Trong sống sinh hoạt hàng ngày người, việc sử dụng chi để phục vụ cho việc sinh hoạt vô cần thiết Nếu việc sinh hoạt bị thiếu hỗ trợ đến từ chi gây ảnh hưởng to lớn đến với đời sống sinh hoạt người, đặc biệt phần khuỷu tay Việc chấn thương khuỷu tay bị ngã, tập luyện thể thao, chấn thương làm việc, thối hóa khớp khuỷu tay dẫn đến bệnh lý xương khớp liệt vận động, cứng khớp yếu Đối với trường hợp vậy, việc phục hồi tự nhiên thời gian, kéo dài đến vài tháng Do nâng cao khả phục hồi sau chấn thương bác sĩ cung cấp cho bệnh nhân phác đồ điều trị bao gồm tập chuyển động chậm, nhịp nhàng liên tục với khớp khuỷu tay để bệnh nhân tránh tình trạng bị teo 1.1 CẤU TRÚC CỦA KHUỶU TAY Khuỷu tay người khớp lề tạo thành từ ba xương (Hình 1.1) Đó là: Xương cánh tay, xương trụ xương quay Các đầu xương bao bọc sụn Sụn có tính đàn hồi cho phép khớp dễ dàng trượt vào hấp thụ chấn động Các xương liên kết với dây chằng tạo thành bao khớp Bao khớp túi chứa đầy chất lỏng bao quanh có tác dụng bơi trơn khớp Các dây chằng quan trọng khuỷu tay dây chằng chéo (ở bên khuỷu tay) dây chằng phụ bên (ở bên ngồi khuỷu tay) Hình 1.1 Cấu trúc khuỷu tay Chức khuỷu tay: Khuỷu tay người có chức tương tự khớp khác thể Nó hỗ trợ cho hoạt động vận động cẳng tay, giúp xương Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 trượt lên dễ dàng Đồng thời, khuỷu tay nơi qua dây thần kinh mạch máu:  Mạch máu: Động mạch trụ, động mạch quay, động mạch cánh tay,…  Thần kinh: Thần kinh trụ, thần kinh bì cẳng tay trong, thần kinh giữa,… Những động tác có hỗ trợ khuỷu tay bao gồm:  Gấp cẳng tay  Duỗi cẳng tay  Sấp ngửa cẳng tay, xoay cẳng tay quanh cánh tay Nhờ động tác nên khả cầm nắm cánh tay với lấy đồ vật trở nên linh hoạt Phạm vi chuyển động khuỷu tay từ độ duỗi khuỷu tay đến 150 độ gập khuỷu tay 1.2 CÁC BỆNH XƯƠNG KHỚP Ở KHUỶU TAY THƯỜNG GẶP Bệnh xương khớp khiến người bệnh vận động khó khăn, đau đớn Các bệnh xương khớp không gặp người trung niên, cao tuổi, mà xuất nhiều người trẻ, người làm việc văn phòng, người thường xun phải lao động nặng 1.2.1 Thối hóa khớp khuỷu tay Thối hóa khớp khuỷ tay bệnh lý phổ biến xương khớp xảy khuỷ tay Các vị trí thường chịu nhiều tổn thương cánh tay, xương trụ xương cẳng tay Bệnh xảy lớp sụn khớp tay bị bào mòn tuổi tác thường xuyên lao động nặng Ngồi ra, chế độ dinh dưỡng khơng hợp lý, thiếu vitamin rau xanh dẫn đến tình trạng Bệnh gây cứng khớp đau đớn gập duỗi bàn tay, cánh tay Do lớp sụn ngăn cách đầu khớp bị bào mòn nên làm tăng ma sát lên khớp, gây tượng gai xương, thối hóa Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 Hình 1.3 Thối hóa khớp khuỷu tay Mức độ thối hóa nặng, đau xuất nhiều với mức độ đau đớn dội, nặng nề Thối hóa khớp khuỷ tay khiến hoạt động thường ngày người bệnh trở nên nặng nề, khó khăn, làm giảm suất lao động ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng sống Căn bệnh chủ yếu xảy với người cao tuổi Tuy nhiên, thực tế, bệnh xảy độ tuổi 35-40, người thường xuyên phải lao động chân tay nặng nhọc Tuy bệnh thối hóa khớp khuỷu tay khơng có khả gây nguy hiểm đến tính mạng, đau đớn mức độ tổn thương bệnh không khắc phục kịp thời khiến khớp khuỷ tay bị biến dạng Điều khiến người bệnh khả vận động chi tay Biểu bệnh thối hóa khớp khuỷu tay Tương tự với triệu chứng bệnh xương khớp khác, bệnh thối hóa khớp khủy tay gây đau âm ỉ vùng cánh tay, cẳng tay Các biểu cụ thể như:  Vùng cánh tay, cẳng tay bàn tay có cảm giác đau mỏi âm ỉ, đau râm ran kéo dài suốt ngày  Tại vị trí khớp tay có biểu nóng đỏ sưng viêm Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02  Có triệu chứng co cứng khớp vào buổi sáng, khả cử động tay linh hoạt đau đớn  Cơn đau có xu hướng nặng nề kéo dài lao động nặng  Suy giảm khả vận động tay, cầm nắm đồ vật khó khăn, khơng chắn Cầm vật nặng dễ bị rơi vỡ Ở trường hợp nghiêm trọng có biểu teo chí biến dạng xương khớp Hình 1.4 Biểu thái hóa khớp khuỷu tay Nguyên nhân gây bệnh Trước đây, bệnh thối hóa khớp thường cho lão hóa xương khớp tuổi tác nên bệnh xảy với người cao tuổi Tuy nhiên, thực bệnh gặp người trẻ tuổi Điều cho thấy có nhiều nguyên nhân dẫn đến tượng thối hóa khớp khuỷu tay Trong đó, nguyên nhân thường gặp là:  Do chấn thương trình lao động, làm việc Tổn thương hoạt động không điều trị cách khiến khớp dễ bị thối hóa  Tổn thương dây chằng khiến khớp khuỷ tay bị xô lệch vị trí khơng đảm bảo chức vận động Dẫn đến tượng thối hóa, sưng viêm khớp khủy tay  Khuỷ tay thường xuyên phải vận động sức dẫn đến tốc độ thối hóa diễn nhanh với mức độ nghiêm trọng  Người bệnh gặp phải vấn đề liên quan đến xương khớp như: thoái hóa cột sống, thối hóa đốt sống cổ, vị đĩa đệm  Túi hoạt dịch mỏm khủy tay bị viêm, không cung cấp đủ dịch hoạt cho sụn khớp làm tăng tình trạng thối hóa  Thối hóa khớp khuỷ tay yếu tố tuổi tác Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02  Người bệnh bị loạn sản xương khớp Các sụn khớp mảnh xương bị vỡ chèn ép lên sụn khối khuỷu tay khiến người bệnh gặp nhiều đau đớn 1.2.2 Bệnh Gout (gút) khuỷu tay Bệnh gout gây đau khớp xương đầu gối, ngón tay, cổ tay, ngón chân… Bệnh gout khuỷu tay thường bị nhầm lẫn với đau vận động, triệu chứng bệnh gout mang lại Hình 1.5 Bệnh Gout khuỷu tay Nguyên nhân gây nên bệnh gout: Bệnh gout xảy hạt tinh thể urat tích tụ khớp xương lâu ngày gây viêm khớp Nguyên nhân hình thành nồng độ axit uric cao máu người thường xuyên ăn thực phẩm có chứa nhân purin Ngồi chế độ dinh dưỡng cịn nhiều ngun nhân khác gây nên bệnh gout yếu tố di truyền, nguyên nhân bệnh liên quan đến thận suy thận Chỉ số axit uric máu yếu tố để xác định bệnh gout nguyên nhân dẫn đến bệnh gout Vì số cao thấp mức độ quy định Bộ Y tế tùy vào địa người khác 1.2.3 Bệnh đau khớp khuỷu tay Đau khuỷu tay tình trạng viêm điểm bám gân khuỷu tay, sưng đau rách, giãn đứt nhóm gân duỗi khu vực nằm cánh tay cẳng tay 10 Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 Hình 1.6 Bệnh đau khớp khuỷu tay Nguyên nhân Có nhiều nguyên nhân dẫn đến chấn thương khớp khuỷu tay, đau khớp khuỷu tay phổ biến nguyên nhân sau:  Viêm mỏm lồi cầu ngồi (cịn có tên gọi khác hội chứng đau khuỷu tay tennis): Xảy có chấn thương đến cơ, gân, dây chằng quanh phần khớp khuỷu tay phần trước cánh tay Những vết rách hình thành gân điều khiển cử động phần trước cánh tay Cuối cùng, vết rách dẫn đến hình thành sẹo tượng vơi hóa Nếu khơng điều trị, vết sẹo vết vơi hóa gây áp lực lớn cho dây thần kinh Không thường gặp vận động viên chơi tennis, hội chứng tennis elbow phổ biến đối tượng thường xuyên hoạt động bắp, cẳng tay ngày họa sĩ, thợ mộc, thợ ống nước…  Viêm mỏm lồi cầu xương cánh tay (còn gọi hội chứng golf): Xảy chủ yếu việc vận động mức, thường gặp người chơi golf Sự vận động cánh tay ln địi hỏi việc dùng nhiều sức lực lặp lặp lại, căng tay, đồng thời với chế độ sinh hoạt, nghỉ ngơi không hợp lý khiến rơi vào tình trạng làm việc sức  Các hoạt động sai chơi golf, cầm vợt, dùng dụng cụ lao động không phù hợp nguyên gây phổ biến gây chấn thương khớp khuỷu ta 11 Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 1.2.4 Bệnh viêm khớp khuỷu tay Viêm khớp khuỷu tay bệnh lý xương khớp xảy với phần mỏm cầu lồi ngoài, gây viêm rách vùng gân Khi đó, người bệnh có biểu đặc trưng đau nhức, sưng tấy, tê bì ổ khớp bị viêm nhiễm, … Tình trạng viêm nhiễm vị trí khiến người bệnh gặp khó khăn hoạt động cầm nắm, co duỗi quay cánh tay Nếu khơng có biện pháp điều trị kịp thời, người bệnh nhận thấy hạn chế hoạt động hàng ngày như: Cầm nắm; gõ bàn phím; mở cửa;… Hình 1.7 Bệnh viêm khớp khuỷu tay 1.3 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ BẰNG VẬT LÍ TRỊ LIỆU Bên cạnh phương pháp tây y, phương pháp vật lý trị liệu hay cịn gọi phục hồi chức thơng qua tập phương pháp sử dụng để điều trị bệnh lý liên quan đến xương-khớp Có cách thực luyện tập phục hồi chức khớp khuỷu tay: +Phương pháp truyền thống: Người hướng dẫn vật lý trị liệu giúp trực tiếp bệnh nhân thực số tập để khôi phục lại linh hoạt khớp khuỷu tay (hình 1.8) + Phương pháp sử dụng máy: Máy giúp người bệnh thực tập theo định người hướng dẫn (hình 1.9) Phương pháp gia tăng suất điều trị, giảm giảm nhàm chán cho người hướng dẫn động tác tập luyện có tính lặp lặp lại 12 Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 Hình 1.8 Phương pháp phục hồi chức thơng thường Hình 1.9: Phương pháp phục hồi chức máy Hiện nay, giới có nhiều loại máy hỗ trợ điều trị vật lý trị liệu phục hồi chức chi, giá thành cịn cao Để góp phần hỗ trợ cho điều trị vật lý trị liệu cho bệnh nhân nước, đề xuất đề tài nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình vật lý trị liệu hỗ trợ cho khuỷu tay dựa ứng dụng bắp nhân tạo (Pneumatic Artificial Muscles –PAM) với giá thành giảm so với loại máy ngoại nhập có chức 13 Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 1.4 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH CẤP THIẾT TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU 1.4.1 Tình hình nghiên cứu quốc tế nước a Tình hình nghiên cứu quốc tế Để nâng cao trình phục hồi cần phải sử dụng thiết bị thiết kế đặc biệt để phục hồi lại khớp khuỷu tay Việc sử dụng thiết bị hỗ trợ giúp cho bệnh nhân phục hồi nhanh giảm thiểu lượng thuốc sử dụng, qua chi phí chữa bệnh giảm [1] Hiện thị trường xuất nhiều loại máy hỗ trợ điều trị vật lý trị liệu phục vụ cho bệnh nhân, hầu hết loại máy sử dụng động điện như: Máy tập chi CMP (Hình 1.10.) sản phẩm công ty Xiangyu Medical [2] Máy tập chi Kinetec 6080 Elbow CPM (Hình 1.11) sản phẩm công ty Kinetec [3] Hướng dẫn sử dụng trình bày rõ rang [5] Máy tập thụ động khớp khuỷu tay E3-100L (Hình 1.12) sản phẩm công ty QAL Medical Hướng dẫn sử dụng [6] Hình 1.10: Máy tập chi CMP 14 Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 Hình 1.11: Máy tập khớp khuỷu tay- Kinetic 6080 Hình 1.12: Máy tập khớp khuỷu tay- E3-100L Ngồi thiết bị có mặt thị trường, nhà nghiên cứu nghiên cứu tìm hiểu cách phục hồi chức cho chi nhiều phương thức khác Như Ali Utku Pehlivan, Ozkan Celik Marcia K O’Malley thành công việc chế tạo khung xương robot hỗ trợ việc phục hồi cánh tay motor (Hình hình 1.13) MAHI Exo II [7] khung xương robot có chức hỗ trợ phục hồi tổn thương chấn thương, đột quỵ MAHI Exo II thiết kế kế thừa cấu trúc động học MAHI Exo I cải tiến với việc tăng công suất moment xoắn số bậc tự do, cải thiện khả sử dụng cho người dùng Innes Vanderniepen, Ronald Van Ham, Michael Van Damme Dirk Lefeber thiết kế mơ hình hỗ trợ phục hồi chức cho khuỷu tay sử dụng cấu chấp 15 Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 hành [8] Mơ hình thiết kế với mục tiêu hỗ trợ vận động khuỷu tay cố định khớp khuỷu tay (Hình hình 1.14), tương lai thiết bị phát triển với điều khiển khác để phù hợp với chức khác Hình 1.13: Khung xương robot hỗ trợ việc phục hồi cánh tay Hình 1.14: Thiết bị hỗ trợ phục hồi chức khớp khuỷu tay Bên cạnh đó, bó nhân tạo hoạt động khí nén (Pneumatic Artificial Muscles - PAM) sản phẩm McKibben phát minh vào năm 1950 (Hình 1.15) Với ưu điểm nhẹ, cấu trúc mềm dẻo, dễ chế tạo, giá thành thấp, kế thừa ưu điểm hệ thống khí nén, PAM sử dụng nhiều ứng dụng toàn giới 16 Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 Hình 1.15: Cơ nhân tạo Hiện nay, giới có nhiều nghiên cứu PAM ứng dụng Sivakumar Balasubramanian, Ruihua Wei, Mike Perez, Ben Shepard, Edward Koeneman, James Koeneman, Jiping He [9] chế tạo thành công khung xương robot hỗ trợ phục hồi chức cho cánh tay PAM (Hình 1.16) Thiết bị thiết kế bậc tự điều khiển PAM, có chức hỗ trợ nâng cao vai, xoay bên ngoài, mở rộng khuỷu tay, kéo căng cẳng tay kéo căng cổ tay / bàn tay Kết mà thiết bị đạt áp dụng thành công điều khiển PID + ILC vào thiết bị, khả đáp ứng điều khiển PID + ILC với vấn đề khác nhiệm vụ khác kiểm tra đối tượng đạt tiêu chuẩn hiệu suất điều khiển cho thấy điều khiển đáp ứng đối tượng khác Tuy nhiên thiết bị cần cải tiến mặt chức tiếp cận đa điểm khơng gian làm việc Hình 1.16: Khung xương robot hỗ trợ phục hồi chức 17 Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 Ngồi PAM cịn sử dụng loại robot, robot Mowgli (Hình 1.17) robot phát triển Ryuma Niiyama, Akihiko Nagakubo Yasuo Kuniyoshi Hệ thống học Mowgli sử dụng PAM khung xương làm từ polymer, Mowgli có khả nhảy đáp khoảng thời gian ngắn, Mowgli nhảy cao 50% so với chiều cao thể đáp xuống nhẹ nhàng, nhiên Mowgli số mặt hạn chế thiết kế khí Hình 1.17: Robot nhẩy sử dụng nhân tạo Bó nhân tạo cịn sử dụng nhiều môi trường công nghiệp Mođun Hybrid Robot kết hợp an toàn người robot (Hình 1.18) J Radojicic, D Surdilovic G Schreck làm [10] Mục tiêu robot giải việc thực kiểm sốt hành vi robot để robot tiếp xúc với mơi trường người Lợi ích hệ thống giá thành thấp, dễ cấu hình lại linh hoạt, đảm bảo an tồn kết hợp với mơi trường khác Hình 1.18: Tay máy sử dụng nhân tạo 18 Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 b Tình hình nghiên cứu nước Một ứng dụng khác nghiên cứu nước điều khiển mạng nơ-ron sử dụng cho thiết bị phục hồi khớp gối khí nén (Hình 1.19), chế tạo Từ Diệp Công Thành Trần Thiên Phúc [11] Thiết bị áp dụng điều khiển mạng nơ-ron để điều khiển tay máy bậc tự nhằm ứng dụng cho việc phục hồi chức khớp gối Kết nghiên cứu cho thấy việc sử dụng điều khiển mà tác giả đề xuất đạt hiệu suất tốt cho thiết bị phục hồi chức cho đầu gối sử dụng PAM Hình 1.19: thiết bị phục hồi khớp gối 1.4.2 Đánh giá kết cơng trình nghiên cứu cơng bố (ưu, khuyết, tồn tại…) Các thiết bị hỗ trợ vật lý trị liệu nước nghiên cứu chuyên sâu có nhiều sản phẩm thương mại ứng dụng thực tiễn nhiên giá thành cao so với nhu cầu nước Trong nước, nghiên cứu ứng dụng thiết bị hạn chế 1.5 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay, nước nhu cầu sử dụng thiết bị vật lý trị liệu cho việc điều trị phục hồi chức phận thể người lớn.Tuy nhiên, đa số thiết bị ngoại nhập với giá thành cao dẫn đến chi phí điều trị gia tăng gây trở ngại cho bệnh nhân đặc biệt bệnh nhân có thu nhập thấp mà có nhu cầu sử dụng thiết bị để điều trị 19 Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Mã số: 20/1.1CK02 Để làm chủ cơng nghệ góp phần giải khó khăn trên, nhóm nghiên cứu chúng tơi đề xt đề tài “Thiết kế chế tạo mơ hình vật lý trị liệu hỗ trợ cho khuỷu tay” khuỷu tay phận thể dễ bị chấn thương nguyên nhân như: tập thể thao, nạn làm việc, bệnh lý khớp… Đề tài nghiên cứu thiết kế mơ hình lựa chọn thuật tốn phù hợp cho việc điều khiển tối ưu nó, từ đề tài kiểm nghiệm thơng qua mơ hình mơ phần mềm để kiểm tra tính ổn định, sau chế tạo mơ hình thực tế Việc thành công đề tài mang ý nghĩa to lớn mặt y học, góp phần đẩy nhanh tiến độ phục hồi chức cho khuỷu tay, giảm thiểu lượng thuốc sử dụng, qua chi phí chữa bệnh giảm Chính sách phát triển kinh tế xã hội: Có khả thiết kế chế tạo thiết bị nước phù hợp với điều kiện vật tư nước thể người Việt Nam 1.6 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.6.1 Mục tiêu tổng quát: Thiết kế chế tạo mơ hình vật lý trị liệu hỗ trợ cho khuỷu tay với thông số kỹ thuật sau:  Khoảng cách chuyển động khuỷu tay: 0° đến 140°  Tốc độ gập: 40° / phút đến 270° / phút (từ 0,0116 rad/s đến 0,0785 rad/s) tương ứng với tần số : 0,0018 Hz đến 0,0125 Hz  Phạm vi lực sử dụng: 6N đến 53N  Chiều dài cẳng tay: 23-28cm 1.6.2 Mục tiêu cụ thể - Thiết kế mơ hình khí phù hợp với thể trạng người Việt Nam - Thiết kế điều khiển thông minh để vận hành mô hình - Chế tạo mơ hình thực nghiệm 20 ... ? ?Thiết kế chế tạo mơ hình vật lý trị liệu hỗ trợ cho khuỷu tay? ?? khuỷu tay phận thể dễ bị chấn thương nguyên nhân như: tập thể thao, nạn làm việc, bệnh lý khớp… Đề tài nghiên cứu thiết kế mơ hình. .. dụng vào thiết bị vật lí trị liệu Thiết bị phổ biến giới giá thành cao Chính nhóm sinh viên chúng em chọn nghiên cứu đề tài ? ?Thiết kế chế tạo mơ hình vật lý trị liệu hỗ trợ cho khuỷu tay? ?? với... Hình 1.9: Phương pháp phục hồi chức máy Hiện nay, giới có nhiều loại máy hỗ trợ điều trị vật lý trị liệu phục hồi chức chi, giá thành cịn cao Để góp phần hỗ trợ cho điều trị vật lý trị liệu cho