25588

كنترل حركت پنجه دست با استفاده از تحريك الكتريكي عملكردي

كارشناسي ارشد

مهندسي برق گرايش بيوالكتريك

1396

1400/06/29

عباس عرفانيان

برق

تحريك الكتريكي عملكردي ) FES ( بهعنوان يك روش مؤثر در بهبود و بازسازي عملكرد اندامههاي فاقهد حركت به دليك آسيبها وارده به دستگاه عصبي ، شناخته ميشود. از دست دادن عملكهرد دسهت ، زنهدگي افراد را بهطور چشمگيري تغيير ميدهد و در انجام دادن كارهاي روزمره دچار مشكك ميشوند. سيستم جديد FES ما شامك يك آرايهي الكترود پوشيدني با 32 پد فعال و 8 پد مرجع است كهه متناسهب با شكك ظاهري ساعد طراحيشده است كه به يك تحريككنندهي 32 كانالِ وصك ميشود. با تقسيم دسهت و مچ به چهار بلوك حركتي الگوريتمي خودكار ارائه دادهايم كه براي هر بلوك حركتي كانالههاي تحريهك متناسب را در آرايه الكترود انتخاب ميكند. دادههاي موردنياز الگوريتم از دسهتكش ثبهت زاويههي مفاصهك دست كه با استفاده از حسگرهاي واحد اندازهگيري اينرسي طراحي كردهايم، تهيه ميشود. بهه كمهك تهابع هزينهي تعريفشده بر اساس حركت يك بلوك حركتي بدون درگير كردن ساير بلوكها ، الگوريتم كانهال- هاي تحريك را براي هر بلوك حركتي انتخاب ميكند . همچنيپ با استفاده از دو كنتهرلكننهدهي PID يهك سيستم FES حلقه بسته طراحي كرديم كه دست را در حالت بيباري باز و بسته ميكند. سيستم بر روي دو بيمار آسيب نخاعي و يك بيمار آسيب مغزي تست شد. در همهي بيمهاران موردمطالعهه الگوريتم توانست بهخوبي كانالهاي تحريك بلوكهاي حركتي را انتخاب كند. همچنيپ با استفاده از معيهار ريشهي ميانگيپ مربع خطا آزمايشهاي كنترل حلقه بسته را ارزيابي كرديم. ايپ معيار براي بيمهار اول برابهر 8 / 0 ± 2 / 4 درجه و براي بيمار دوم برابر 4 / 0 ± 1 / 6 درجه و براي بيمار سوم كه فقه كنتهرل بسهتپ دسهت را انجام داديم برابر 6 / 0 ± 29 / 2 درجه بود.

1400/09/01

Control of hand movement using Functional Electrical Stimulation

9/20/2022 12:00:00 AM

Functional electrical stimulation (FES) is an effective way to improve and restore the function of the limbs which are immobile due to the damages and disorders of the nervous system. Loss of hand function dramatically changes people's quality of life and makes it difficult for them to perform daily tasks. In this study a new FES system is developed which includes a wearable electrode array with 32 active pads and 8 reference pads. The electrode array fits the forearm and is connected to a 32-channel stimulator. By dividing the hand and wrist to four motion blocks, we present an automated algorithm that selects selective channels in electrode array for desired motion blocks. The feedback data required by the algorithm is supplied by the glove which records joint angles of the hand and wrists. The glove is designed by using IMU sensors. Using the feedback data and a heuristic cost function, the algorithm automatically selects selective channels for each motion block. We also designed a closed-loop FES system using two PID controllers that opens and closes the hand in load-free conditions. The system’s performance is evaluated by 3 patients (two patients suffering from spinal cord injury and a patient with brain injury). In all subjects, the algorithm was able to detect channels with selective motion blocks. Also, the closed-loop control method is evaluated using the root mean square error (RMSE) criterion. For two patients with spinal cord injury, and the patients with brain injury RMSE was equal to 4.2±0.8 degrees, 6.1± 0.4 degrees, and 2.29 ± 0.6 degrees respectively. The third patient (brain injury) only performed grasping control task.

تحريك الكتريكي عملكردي , كنترل , آرايه الكترود , آسيب نخاع , واحد اندازهگيري اينرسي

Functional Electrical Stimulation (FES). , Control , , Electrode Array. , Spinal Cord Injury, . , Inertial Measurement Unit (IMU).