7933

7933

كنترل بي درنگ زاويه مفصل زانو در هنگام ايستادن با استفاده از شبكه هاي عصبي

كارشناسي ارشد

مهندسي برق- بيوالكتريك

1384

1384

چكيده صدمات نخاعي مي توانند مسير ارتباطي بين سيستم اعصاب مركزي و اعصاب محيطي پايين تر از بخش صدمه ديده نخاع را قطع كنند . اين صدمات سبب فلج شدن و از دست رفتن حس هاي اندامهاي پايين بخش زيرين نخاع صدمه ديده، ميشوند. در صورت سالم ماندن بخش هاي زيرين نخاع، حركت اندام ها با استفاده از تحريك الكتريكي اعصاب محيطي بصورت مستقيم و يا از طريق پوست امكان پذير است . يكي از روش هاي مؤثر جهت ايجاد حركت در اعضا ي فلج و رفع عوارض ناشي از عدم تحرك ، استفاده از تحريك الكتريكي كاركردي است . تحريك الكتريكي كاركردي ، نوعي محرك ع ضلات فاقد كنترل عصبي ،(FNS) و ايجاد كننده انقباضات عضلاني براي انجام مناسب كاركردهاي مختلف است. تحريك الكتريكي عصبي – عضلاني راهكاري است براي توان بخشي به اعضايي كه دچار فلج شده اند . در سيستمهاي تحريك عصبي- عضلاني كاركردي، بوسيله بكار گرفته شده و در نتيجه عضله (motor units) دنباله اي از پالسهاي الكتريكي از نوع جريان يا ولتاژ، واحدهاي حركتي منقبض مي شود . با تغيير دامنه پالس ها، عرض پالس ها و يا ف ركانس پالس ها، ميزان انقباض عضلات براي انجام يك عمل خاص را مي توان كنترل كرد. هدف از كنترل در تحريك عصبي-عضلاني كاركردي تعيين الگوهاي تحريكي است كه به عضله اعمال مي شود تا عضله بتواند سيگنال مرجع موردنظر را دنبال كند . اكثر سيستمهاي تحريك عصبي-عضلاني كاركردي در مد مدار - باز كار مي كنند. در اين مد، سيگنال خروجي فقط به ورودي آن وابسته است و پارامترهاي سيستم نيز ثابت هستند. سيستمهاي مدار- باز داراي سه مشكل عمده هستند . ١- پروسة شناسايي پارامترهاي الگوهاي تحريك : اين كار معمولاً طولاني و داراي هزينه هاي زيادي است و احتياج به متخصصين مختلف دارد . ٢-عدم كنترل خستگي عضلاني : پارامترهايي كه براي تحريك انتخاب مي شوند در طول تحري ك ثابت هستند و در مواردي مانند خستگي عضله نمي توانند كارآيي مناسب براي تحريك را داشته باشند. ٣- عدم توانايي حذف نويزهاي خارجي : سيستم هاي مدار باز قادر به حذف نويزهاي خارجي و داخلي نيستند . براي حل اين مشكلات، بيشتر تحقيقات در تحريك عصبي-عضلاني كاركردي بر روي استفاده سيستمهاي مدار بسته متمركز شده است. هدف از انجام اين پروژه، كنترل مفصل زانوي فرد فلج با استفاده از تحريك الكتريكي كاركردي است. براي كنترل ، از روش كنترل معكوس تطبيقي استفاده شده است . با توجه به رفتار غير خطي، پويا و تغيير پذير با زمان سيستم ه اي عصبي - عضلاني، نياز به الگوريتمي است كه قادر باشد تا با تغيير خصوصيات عضله با گذشت زمان (مثلا خستگي) خود را تصحيح كند. با توجه به خصوصيات منحصر به فردي كه شبكه هاي عصبي در كنترل سيستمهاي غير خطي دارند لذا از شبكههاي عصبي در كنترل كننده و مدل استفاده شد ه است . در اين پروژه از دو الگوريتم ياگيري بازگشتي بي درنگ و پس انتشار خطا براي تطبيق وزنها استفاده شده است .به دليل خاصيت تغيير پذير با زمان بودن سيستمهاي عصبي-عضلاني، كنترل كننده بايد بتواند هر لحظه پارامترهاي تحريك را تنظيم كند . براي حل اين مشكل از كنتر ل بيدرنگ ١ استفاده شده است. با استفاده از اين روش، كنترل كننده قادر است تا با تغيير خصوصيات عضله، پارامترهاي تحريك راتنظيم كند. براي كنترل مفصل، از دو روش كنترل عرض پالس جريان تحريك و دامنه جريان تحريك استفاده شده است . نتايج شبيهسازي نشان داد هاند كه هر دو روش قابليت كنترل مفصل را دارند . اما در آزمايشات انساني مشخص شد كه كنترل عرض پالس جريان قابليت كنترل ندارد . البته اين نتيجه گيري فقط براي ساختار كنترلي مطرح شده قابل قبول است و نمي توان آن را عموميت داد. يكي از مهمترين خصوصيات كنترل كننده ارائه شده اين است كه قادر است تا عضله را طوري كنترل كند تا مسيرهاي مختلف (ذوزنقهاي و سينوسي ) را دنبال كند . تاكنون روشي كه قادر باشد كه عضله را طوري كنترل كند كه دو مسير مختلف را دنبال كند ارائه نشده است