دفاعیه دکتری دانشکده مهندسی برق

آقای مهندس وهاب نکوکار، دانشجوی دوره دکتری دانشکده مهندسی برق گرایش کنترل، دوازدهم مهرماه 91، از رساله خود با عنوان « کنترل مقاوم گام برداشتن در افراد دچارضایعه نخاعی به وسیله‌ی تحریک الکتریکی عملکردی» دفاع خواهد نمود.

  چکیده این رساله که راهنمایی آن را دکتر عباس عرفانیان بر عهده دارند به شرح زیر می‌‌باشد.

  یکی از کاربردهای مهم تحریک الکتریکی عملکردی، بازتوانی گام برداشتن افراد دچار ضایعه‌ی نخاعی است. توانبخشی گام برداشتن به دلیل اهمیت زیاد آن در زندگی روزمره، همواره مورد توجه محققان بوده و هنوز هم به عنوان یک مسأله‌ی باز مورد بررسی است. مشکلات اصلی استفاده از تحریک الکتریکی عملکردی در بازتوانی گام برداشتن، ایجاد الگوی تحریک مناسب و مصرف زیاد انرژی متابولیسم در بالاتنه‌ی فرد بیمار حین گام برداشتن است. از این رو حل این دو مشکل، محور اصلی این تحقیق می‌باشد. در قدم اول، به منظور مطالعه‌ی گام برداشتن با واکر، یک مدل اسکلتی- عضلانی پیشنهاد می‌شود. سپس با استفاده از مدل ارائه شده، مطالعه و بهینه‌سازی گام برداشتن به صورت شبیه‌سازی و با استفاده از روش کنترل بهینه انجام می‌گیرد. برای پیاده‌سازی کنترل بهینه از روش برنامه‌ریزی پویا و الگوریتم بهینه‌سازی گروه ذرات ( PSO ) استفاده می‌شود. نتایج شبیه‌سازی در آزمایشات انسانی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. نتایج عملی حاکی از آن است که با یک الگوی تحریک مناسب و استفاده از گروه عضلانی بیشتر نسبت به سیستم‌های حلقه باز متداول، امکان بهبود کیفیت گام برداشتن وجود دارد. مشکل سیستم پیاده‌سازی شده در این قسمت، ماهیت حلقه باز بودن آن است که در برابر خستگی، اغتشاشات و تغییرات روز به روز و فرد به فرد مقاوم نیست. به همین خاطر در قدم بعدی، یک روش کنترل فازی- تطبیقی مد لغزشی ترمینال برای کنترل مقاوم حرکت گام برداشتن پیشنهاد می‌شود. عملکرد کنترل کننده در مطالعات شبیه‌سازی بیماران مجازی مختلف و آزمایشات انسانی مربوط به کنترل حرکت سیستم‌های چند عضله- چند مفصل ارزیابی می‌شود. نتایج شبیه‌سازی و عملی، حاکی از مقاوم بودن روش هستند. سپس، یک استراتژی مدولار کنترل بر اساس ترکیب کنترل فازی- تطبیقی مد لغزشی ترمینال و کنترل فازی برای کنترل گام برداشتن پیشنهاد می‌گردد. در این استراتژی، دامنه و عرض پالس سیگنال تحریک به صورت خودکار تعیین شده و کمینه کردن هم‌زمان خطای ردیابی مسیر مرجع در مفاصل پایین‌تنه و نیروی اعمالی دست به دسته‌ی واکر مورد توجه است. عملکرد کنترل کننده توسط آزمایشات انسانی ارزیابی می‌شود. نتایج آزمایشات انسانی بر روی سه معلول نشان می‌دهد که کنترل کننده توانسته الگوی تحریک مناسب را در جهت ردیابی مسیر مرجع مفاصل پایین‌تنه اعمال کند و همچنین نیروهای دست نسبت به سیستم‌های حلقه باز، به طور چشم‌گیری کاهش پیدا کرده است. نتایج عملی بیان می‌کند که استراتژی طراحی شده در برابر تغییرات گام به گام، روز به روز و حتی فرد به فرد مقاوم است. در پایان، با انجام آزمون فرض t-test نتیجه‌گیری‌های حاصل از آزمایشات عملی اعتبارسنجی می‌شود.