| چکیده |
شناخت ارتباط میان سینماتیک اندام های بدن انسان و نیروهای ایجاد شده در عضلات مرتبط با آن ها از جنبه های مختلفی دارای اهمیت است. در یک نمای کلی، عضلات بدن به واسطه فرآیندهای شیمیایی که با تحریک الکتریکی سیستم عصبی مرکزی کنترل می‌شود، قادر به ایجاد نیروی مشخصی هستند، این نیرو از طریق تاندون به اسکلت انتقال یافته و در نهایت باعث ایجاد و یا کنترل حرکت در اعضای مختلف می‌شود. وجود مشکلات مختلف در تحلیل دینامیکی سیستم‌های اسکلت عضلانی، ضرورت مطالعه و بررسی سیستم‌های اسکلت عضلانی را بیش از پیش مشخص می‌سازد. در این پژوهش پس از بررسی مطالعات مختلف در زمینه مدل‌سازی سیستم‌های اسکلت عضلانی، ابتدا خصوصیات کاراندازهای عضلانی و مدل‌های ریاضی موجود برای برآورد نیروهای عضلانی معرفی شده است و پس از شناسائی نواقص موجود، دو روش جدید برای تخمین دقیق تر نیروهای عضلانی ارائه شده است، از این دو روش یکی بر اساس برازش روابط پیشنهاد شده با استفاده از بهینه سازی توسط الگوریتم ژنتیک و دیگری بر مبنای مفهوم شبکه های عصبی مصنوعی است. در ادامه تحقیق، دو مدل اسکلت عضلانی به منظور شبیه سازی حرکت در اندام فوقانی معرفی شده است و به علت افزونگی سینماتیکی یکی از مدل‌های ارائه شده، روش‌های حل سینماتیک معکوس در بازوهای افزوده مورد بررسی قرار گرفته است و چگونگی محاسبه مقادیر بهینه زاویه‌های مفصلی برای اجتناب از محدودیت مفاصل با استفاده از دو روش توضیح داده شده است. پس از تحلیل سینماتیک معکوس در مدل‌های معرفی شده، معادلات حرکت با استفاده از روش نیوتن و فرمولاسیون کین محاسبه شده است و پس از مشخص شدن پارامترهای سینماتیکی و معادلات حرکت، مساله دینامیک معکوس در چند فعالیت مختلف مربوط به بالاتنه مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای بررسی اثر اندازه نیروها و گشتاورهای خارجی بر فعالیت‌های عضلانی، عمل رانش ویلچر مورد بررسی قرار گرفته است و به منظور بررسی تاثیرات الگوی حرکتی اعضا بر فعالیت عضلات مرتبط، عملکرد سیستم اسکلت عضلانی در چهار الگوی حرکتی مختلف در رانش ویلچر مورد مقایسه قرار گرفته است، سپس ارتباط میان زاویه‌ها و تحریکات مفصلی و فعالیت عضلات مرتبط در تحلیل حرکت دست در چرخش غربالک فرمان مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ادامه تحقیق، با مدل‌سازی بالاتنه در نرم افزار AnyBody، حرکت دست در فاز بازیابی ویلچر و همچنین در حرکت دمبل شبیه‌سازی شده است و در پایان نتایج حاصل از بکارگیری توابع هزینه مختلف با نتایج تجربی بدست آمده از اندازه‌گیری سیگنال‌های الکترومایوگرافی مقایسه شده است.
|
