مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارزیابی یک ساختار سلسله مراتبی و مدولار تحت شرایط محیطی ترکیبی برای حرکت برخاستن از صندلی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی ومهندسی، دانشگاه اصفهان
2 عضو هیات علمی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان
3 عضو هیات علمی، گروه مهندسی پزشکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان
4 مرکز تحقیقات اختلالات اسکلتی و عضلانی، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی اصفهان
چکیده
علم کنترل حرکت یکی از شاخه‌های جذاب تحقیقاتی است که در آن محققین به‌دنبال بررسی ساز و کار سیستم اعصاب مرکزی در زمینه طراحی حرکات هستند. شناخت سیستم اعصاب مرکزی در طراحی حرکت، می‌تواند کمک شایانی به علم توان‌بخشی و شناخت اختلالات حرکتی ایفا کند. محققین برای این منظور مدل‌های مختلفی ارائه داده‌اند که این مدل‌ها به دو دسته مدل‌های مبتنی بر بهینه‌سازی و مدل‌های مبتنی بر داده تقسیم می‌شوند و هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. در سال‌های اخیر و به‌منظور برطرف کردن معایب مدل‌های قبلی، مدلی سلسله مراتبی و مدولار برای طراحی مسیر حرکات انسان ارائه شده‌است. این مدل توانایی خود را در طرح‌ریزی حرکت در قبال شرایط محیطی مختلف نشان داده‌است. در مقاله حاضر، توانایی این مدل در طراحی حرکت برخاستن از صندلی، به عنوان یک حرکت پیچیده و روزمره، مورد بررسی قرار گرفته‌است. مطالعات انجام‌شده نشان می‌دهد مدل مذکور توانایی مناسبی در طراحی مسیر در حضور شرایط محیطی ترکیبی ندارد. به‌همین منظور در مقاله حاضر اصلاحاتی به‌منظور ارتقا مدل پیشنهاد شده‌است. برای ارزیابی مدل، ابتدا در آزمایشگاه اسکلتی و عضلانی، حرکت برخاستن از صندلی تحت شرایط محیطی مورد نظر ثبت و سپس حرکات ثبت‌شده با نتایج حاصل از طراحی مسیر انجام‌شده توسط مدل اصلاح‌شده مقایسه شده‌است. نتایج نشان می‌دهد عملکرد مدل در قبال شرایط محیطی ترکیبی مناسب است. دقت محاسباتی بالای مدل و وجود شواهد رفتاری و نوروفیزیولوژیکی فراوان، می‌تواند تأیید‌کننده این فرضیه باشد که سیستم اعصاب مرکزی نیز از یک ساختار مدولار و سلسله مراتبی در طراحی حرکات بهره می‌برد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Evaluation of a modular and hierarchical movement planner under a combination of different conditions in designing the Sit-to-Stand transfer

نویسندگان English

Mahdi Askari Shahi 1
Shahram Hadian Jazi 2
Nima Jamshidi 3
Niloofar Fereshteh Nejad 4
2 Faculty of Engineering
چکیده English

Computer modeling of human behavior is an interesting branch in motor control science and it has attracted many researchers in the neuroscience and bioengineering field. Having a good perception of the role of Central Nervous System (CNS) and its strategies in planning and controlling of human movements will improve the bioengineering topics such as rehabilitation protocols and sport techniques. In present research a computer simulation of CNS's performance in designing the Sit-to-Stand transfer is developed. The mention simulation is based on decomposition hypothesis. Decomposition hypothesis sates that the CNS decomposes a complicated movements to several simpler phases. According to this hypothesis a modular and hierarchical movement planner (MHMP), which has been recently presented, is modified to describe the function of CNS in planning the Sit-to-Stand different phases under combination of different environmental conditions. The performance of the modified MHMP is evaluated with experimental captured motion. The results show that the original MHMP has a good performance in planning the motion phases under single environmental condition but it fails under a combination of different conditions, while the modified MHMP shows good performance in such cases.

کلیدواژه‌ها English

Motor Control
Modular and hierarchical structure
Sit-to-Stand transfer
Environmental Condition