طراحی مکاترونیکی و پیاده‌سازی کنترلی دوچرخه‌ی هوشمند ثابت تمرینی

امروزه یکی از وسیله های موثر برای بازگردانی قوای حرکتی و ماهیچه ای بیماران استفاده از تمرینات دوچرخه‌ی ثابت و عمل پدال زنی است. در این پژوهش با طراحی، پیاده سازی کنترلی و ساخت یک دوچرخه‌ی تمرینی هوشمند، انجام دو روش تمرینیدرمانی در حوزه‌ی توان‌بخشی اندام های پایین‌تنه امکان پذیر شده است. بیمار با توجه به میزان آسیب دیدگی در یکی از دو گروه تمرینی غیرفعال و یا کمک‌فعال جای می گیرد. در برنامه‌ی تمرینی غیرفعال بیمار قوای لازم برای پدال زدن روی دوچرخه را به خوبی دارا نبوده، بنابراین موتور به کمک وی آمده و تمام بار رسیدن به یک سرعت پدال‌زنی مشخص را بر عهده می گیرد. پای بیمار در این برنامه با سرعت ثابتی که بالاتر از توانایی وی در پدال زدن است، به صورت اجباری می چرخد. در برنامه‌ی تمرینی کمک‌فعال که بیمار توانایی بالاتری از حالت درمانی اول پیدا کرده است، هدف همان پدال‌زنی بیمار در یک سرعت مشخص بوده با این تفاوت که وی توانایی وارد کردن نیرو را نیز دارد. میزان کمک‌رسانی موتور در این روش را مقدار نیروی اعمالی بیمار مشخص می کند. در این پژوهش یک تئوری کنترلی برای این دو روش درمانی با استفاده از  دوچرخه، طراحی و ارائه شده است. کنترل سرعت نیز با استفاده از بازخوردهای نیرویی و سرعتی صورت گرفته است. نتایج تجربی و تئوری نشان داده که پیاده سازی و تجهیز دوچرخه‌ی ثابت با روش پیشنهادی، پژوهش را به اهداف کنترل سرعتی برای استفاده‌ی توان‌بخشی رسانده است. در نهایت دقت متوسط نتایج تجربی برای روش غیرفعال در نمونه‌ی تست این پژوهش برابر با 98.71% و برای شش تست پس از رسیدن سرعت به حالت ماندگار برابر با 98.24% گزارش شده است. هم‌چنین این نتایج برای حالت کمک‌فعال برای تست برابر با 96.33% و برای چهار تست در رسیدن به سرعت مطلوب پدال‌زنی برابر با 95.59% بوده است.