หุ่นยนต์แบบโครงร่างสำหรับแขนท่อนบนกับกิจกรรมการกายภาพบำบัดเพื่อการฟื้นฟูสมรรถภาพผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
บทความนี้เป็นการพัฒนาหุ่นยนต์แบบโครงร่างเพื่อฟื้นฟูสมรรถนะผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองที่มีอาการอัมพฤกษ์ อัมพาตที่แขนท่อนบน (บริเวณหัวไหล่และข้อศอก) และมีการพัฒนาส่วนเชื่อมต่อกับเกมคอมพิวเตอร์ที่เพื่อใช้สำหรับกิจกรรมกายภาพบำบัดของผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง ในส่วนของหุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้นนี้คือหุ่นยนต์ CUREs เป็นหุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้นโดยผู้เขียนบทความนี้และดำเนินการจดสิทธิบัตรตามคำขอที่ 1601006553 [23] สามารถเคลื่อนที่ได้ 4 องศาอิสระ หุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้นนี้มีส่วนของการชดเชยน้ำหนักที่ช่วยลดผลกระทบของน้ำหนักแขนหุ่นยนต์อันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงของโลกเป็นผลให้ระบบควบคุมทางพลศาสตร์ทำงานได้ดีขึ้น ตัวแขนที่เคลื่อนที่มีน้ำหนักเบาเมื่อเทียบกับหุ่นยนต์ประเภทเดียวกัน ทำให้เหมาะสำหรับสำหรับกิจกรรมกายภาพบำบัด ในส่วนของการพัฒนาตัวหุ่นยนต์นั้นสามารถดูรายละเอียดได้ใน [15], [18] ซึ่งจะมีรายละเอียดเกี่ยวกับการออกแบบกลไกและระบบควบคุมที่ใช้ในหุ่นยนต์นี้ ในที่นี้ในส่วนที่เกี่ยวกับหุ่นยนต์จะกล่าวเฉพาะในส่วนของการวิเคราะห์ทางด้านระบบจลนศาสตร์และระบบพลศาสตร์ซึ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนาส่วนเชื่อมต่อกับเกมที่ช่วยในการฝึกปฏิบัติเพื่อการฟื้นฟู การพัฒนาส่วนเชื่อมต่อระหว่างแขนหุ่นยนต์กับเกมที่เป็นมาตรฐานทำให้สามารถใช้หุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้นกับเกมที่มีเป็นจำนวนมากได้ การใช้เกมในการฝึกปฏิบัติมี 2 แบบคือ เกมที่พัฒนาขึ้นมาเฉพาะหุ่นยนต์แต่ละตัวเพื่อการฟื้นฟูในรูปแบบต่าง ๆ ซึ่งปกติจะมีลักษณะเฉพาะเจาะจงมีความหลากหลายไม่มาก และเกมที่มีอยู่แล้วในท้องตลาดที่สามารถช่วยในการเสริมสร้างความสามารถในการเคลื่อนไหวและสร้างความเพลิดเพลินในการฝึกปฏิบัติได้ ซึ่งระบบหุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้นนี้จะมีทั้ง 2 แบบ แต่ในที่นี้จะนำเสนอเป็นแบบหลังที่เหมาะสำหรับเสริมสมรรถนะในการเคลื่อนไหวใกล้เคียงกับการเคลื่อนไหวของมือปกติและสร้างความเพลิดเพลินในการฝึกปฏิบัติ ทำให้เกิดความหลากหลายในการทำกิจกรรมกายภาพบำบัด นอกจากนั้นระบบควบคุมยังสามารถปรับแรงต้านการเคลื่อนที่เพื่อช่วยให้ผู้ป่วยมีการฟื้นฟูได้เร็วขึ้น
Article Details
ลิขสิทธิ์เป็นของวารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ
เอกสารอ้างอิง
[2] P.S. Lum, C.G. Burgar, P.C. Shor, M. Majmundar, and M. van der Loos, “Robot-assisted movement training compared with conventional therapy techniques for the rehabilitation of upper limb motor function after stroke,” Arch. Phys. Med. Rehabil., vol. 83, pp.952-959, 2002.
[3] S.E. Fasoli, et al., “Effects of robotic therapy on motor impairment and recovery in chronic stroke”; Arch. Of Phys. Med. & Rehabil, vol.84, pp.477-482, 2003.
[4] R. Loureiro, F. Amirabdollahian, M. Topping, B. Driessen and W. Harwin, “Upper Limb Robot Mediated Stroke Therapy – GENTLE/s Approach” Special Issue on Rehabilitation Robotics Journal of Autonomous Robots, 2003.
[5] N.A. Bayona, J. Bitendky, K. Salter and R. Teasell, “The role of task-specific training in rehabilitation therapies,” Top. Stroke Rehabil, vol. 12, no. 3, pp. 58-68, summer 2005.
[6] P. Maciejasz, J. Eschweiler, K. Gerlach-Hahn, A. Jansen-Troy and S. Leonhardt, “A survey on robotic devices for upper limb rehabilitation.” Journal of Neuroengineering and Rehabilitation, 2014, 11:3.
[7] H.I. Krebs, J.J. Palazzolo, L. Dipietro, M. Ferraro, J. Krol, K. Rannekleiv, B.T. Volpe and N. Hogan, “Rehabilitation robotics: performance-based progressive robot-assisted therapy.” Autonomous Robots 15, 2003.
[8] C.G. Burgan, P.S. Lum, P.C. Shor and H.F. Machiel Van der Loos, “Development of robots for rehabilitation therapy: the Palo Alto VA/Stanford experience.” J. Rehabil. Res. Dev., Vol. 37, no. 6, pp. 663-673, 2000.
[9] R. Loureiro, F. Amirabdollahian, M. Topping, B. Driessen and W. Harwin, “Upper limb robot mediated stroke therapy – GENTLE/s approach.” Autonomous Robots, vol. 15, no. 1, pp. 35-51, 2003.
[10] J.C. Perry, J. Rosen and S. Burns, “Upper-Limb powered exoskeleton design.” IEEE/ASME Transections on Mechatronics, 2007, 12(4), 408-417.
[11] T. Nef and R. Riener, “ARMin – Design of a novel arm rehabilitation robot.” 9th International Conference on Rehabilitation Robotics, June 28 – July 1, 2005, Chicago, IL, USA.
[12] M. Mihelj, T. Nef, and R. Riener, “ARMin II – 7 DoF rehabilitation robot: mechanics and kinematics.” IEEE International Conference on Robotics and Automation, Roma, Italy, 10-14 April, 2007.
[13] T. Nef, M. Guidali and R. Riener, “ARMin III – arm therapy exoskeleton with an ergonomic shoulder actuation.” Applied Bionics and Biomechanics, Vol. 6, No. 2, June, 2009, 127-142.
[14] S.J. Ball, I.E. Brown and S.H. Scott, “MEDARM: a rehabilitation robot with 5DOF at the shoulder complex.” IEEE/ASME International Conference on Advanced intelligent mechatronics, 4-7 Sept., 2007.
[15] A. Sutapun and V. Sangveraphunsiri, “A 4-DOF upper limb exoskeleton for stroke rehabilitation: kinematics mechanics and control,” International of Mechanical Engineering and Robotics Research, vol. 4, no. 3, 2015, pp.269-272.
[16] D. GijBels, L. Lamers, L. Kerkhors, G. Alders, E. Knippenberg and P. Feys, “The Armeo Spring as training tool to improve upper limb functionality in multiple sclerosis: a pilot study.” J Neuroeng Rehabil, vol. 8, no. 5, 2011.
[17] L. Marchal-Crespo and D.J. Reinkensmeyer, “Review of control Strategies for robotic movement training after neurologic injury.” Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, 2009, 6:20.
[18] A Sutapun. and V. Sangveraphunsiri, “Dexterity measures for 4DOF Exoskeleton Robot,” Applied Mechanics and Materials, vol. 619, 2014, pp. 214 – 218.
[19] W. Kitisomprayoonkul, P. Bhodhiassana and V. Sangveraphunsiri, “Upper Extremity Training with CUREs Robot in Subacute Stroke: A Pilot Study,” Converging Clinical and Engineering Research on Neurorehabilitaiton II, pp. 317-322, 2016.
[20] J.J. Craig, “Introduction to Robotics: mechanics and control 3rd edition.” Pearson Education Inc., USA, 2005.
[21] B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani and G. Oriolo, “Robotics: modeling, planning and control.” Springer-Verlag London Limited, London, 2009.
[22] S.B. Niku, “Introduction to robotics: analysis, control, Applications – 2nd edition.” John Wiley & Sons Inc., USA, 2011.
[23] วิบูลย์ แสงวีระพันธุ์ศิริ, อานันท์ สุตาพันธ์, ระบบหุ่นยนต์สำหรับสวมใส่ที่แขนแบบโครงร่าง 4 ข้อต่อที่มีชุดชดเชยน้ำหนัก, คำขอสิทธิบัตรเลขที่ 1601003553, 2559.
