طراحی و تحلیل مکانیزم یک روبات پوشیدنی برای توانبخشی حرکت فک و مفاصل گیجگاهی فکی

در علم پزشکی، توانبخشی به مجموعه فعالیت هایی اطلاق می شود که توسط یک متخصص برای بازگرداندن شرایط جسمی، عصبی، روحی و اجتماعی بیمار به حالت طبیعی، انجام می شود. آمارها حاکی از افزایش روز افزون تعداد بیماران مبتلا به اختلالات حرکتی است. انجام تمرین های فیزیوتراپی بر روی بیماران، فرآیندی زمان بر و پرهزینه بوده که نیاز به نیروی متخصص در این زمینه دارد. لذا در سال های اخیر، توجه پژوهشگران به توسعه ی سیستم های روباتیک برای استفاده در توانبخشی حرکتی بیماران، معطوف شده است. اختلال مفاصل گیجگاهی-فکی شامل مجموعه ای از شرایط و اختلالات عملکردی پیرامون این مفاصل و ماهیچه های فک بوده که پیامد آن، سفت شدن ماهیچه ها و محدود شدن بازه ی حرکت فک می باشد. تحقیقات نشان داده است که انجام تمرین های مداوم می تواند در بهبود علائم حرکتی و عصبی این بیماری موثر واقع شود. معدود روبات هایی که تا به حال به منظور توانبخشی حرکتی فک طراحی و ساخته شده اند، یا به علت پیچیدگی ساختاری بالا، قابلیت پوشیده شدن توسط بیمار را نداشته و یا تنها توانایی اعمال حرکات محدودی را دارند. هدف اصلی در این پایان نامه، طراحی و تحلیل مکانیزم یک سیستم روباتیک برای توانبخشی حرکت فک انسان است. در آغاز، پس از مروری بر مفاهیم اولیه و معرفی تحقیقات انجام شده در این زمینه، به بررسی ساختار داخلی دستگاه ماضغه ی انسان و شبیه سازی سینماتیکی حرکت فک پرداخته شده است. سپس با در نظر گرفتن اهداف و نیازهای طراحی، مکانیزم پیشنهادی برای یک روبات توانبخشی پوشیدنی، ارائه می شود. با استفاده از مفهوم گراف ها در ریاضیات، ساختار روبات مورد تحلیل قرار گرفته و پارامترهای مربوطه مشخص می گردند. روبات طراحی شده، در واقع یک مکانیزم ترکیبی چهار درجه آزادی بوده که علاوه بر قابلیت پوشیده شدن توسط بیمار، توانایی اعمال مسیرهای سه بعدی و حرکات اصلی فک به بیمار را نیز دارا می باشد. با بهره گیری از ساختار ترکیبی این روبات، حل تحلیلی سینماتیک مستقیم و معکوس، ارائه شده و با نتایج شبیه سازی عددی مقایسه شده اند. همچنین تحلیل فضای کاری، ژاکوبین و تحلیل تکینگی این روبات نیز ارائه شده است.