Thiết bị tập phục hồi chức năng từ HCMUTE

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Các công trình nghiên cứu liên quan

1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.3. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.4. Hệ thống PHCN bằng robot

1.5. Hệ thống thực tế ảo

1.6. Hệ thống thực tế ảo tăng cường

1.7. Trí tuệ nhân tạo trong PHCN

1.8. Lý do chọn đề tài

1.9. Mục tiêu đề tài

1.9.1. Mục tiêu tổng quát

1.9.2. Mục tiêu cụ thể

1.10. Phương pháp nghiên cứu

1.11. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: NỀN TẢNG Y HỌC TRONG PHỤC HỒI CHỨC NĂNG VẬN ĐỘNG

2.1. Lý thuyết về vận động

2.2. Các nhóm cơ chi trên

2.3. Các nhóm cơ chi dưới

2.4. Phục hồi chức năng

2.5. Mục tiêu PHCN vận động

2.6. Đặc điểm của PHCN sau đột quỵ

2.7. Điều kiện tham gia trị liệu

2.8. Độ tuổi và sức khỏe

2.9. Quy trình tập PHCN

2.10. Thiết lập mục tiêu

3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

3.1. Yêu cầu cho mô hình động học cho hệ thống

3.2. Phương án thiết kế hệ thống

3.3. Hệ thống hỗ trợ khâu cuối

3.4. Hệ thống hỗ trợ khung xương

3.5. Lựa chọn phương án thiết kế

3.6. Phân tích cấu hình của hệ thống

3.7. Bộ phận trục chân

3.8. Bộ phận quay tay

3.9. Cơ cấu thay đổi khoảng cách

3.10. Cơ cấu kháng lực

3.11. Hệ thống trợ lực

3.12. Tính toán bộ truyền

3.13. Tính toán bền

3.14. Tải trọng tác dụng lên trục

3.15. Kiểm nghiệm về độ bền

3.16. Kết quả tính ứng suất

3.17. Kết quả tính chuyển vị

3.18. Tính toán động cơ điện

4. CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC

4.1. Phân tích bài toán động học cơ hệ người

4.2. Bài toán động lực học hệ thống

4.3. Tính toán lực ma sát tạo kháng lực

4.4. Nội suy lực do tay bệnh nhân tác động vào tay cầm

4.5. Nội suy lực do chân bệnh nhân tác động vào bàn đạp

4.6. Nội suy lực cho từng bó cơ

4.7. Nội suy lực của cơ cánh tay

4.8. Nội suy lực của cơ chân

5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỀU KHIỂN

5.1. Cấu trúc hệ thống điện điều khiển

5.2. Hệ thống cảm biến

5.3. Cảm biến moment xoắn

5.4. Điều khiển động cơ trợ lực

6. CHƯƠNG 6: TƯƠNG TÁC THỰC TẾ ẢO TĂNG CƯỜNG

6.1. Thiết bị hiển thị

6.2. Bài tập PHCN

6.3. Phần mềm giám sát hệ thống tập

6.4. Bảng điều khiển và thu thập dữ liệu

6.5. Cấu trúc môi trường tăng cường và trò chơi tăng cường

6.6. Môi trường tăng cường

6.7. Kiến trúc bài tập của hệ thống

6.8. Tương tác giữa người sử dụng và hệ thống

6.9. Giao diện với người sử dụng

6.10. Giao diện kết nối với bộ điều khiển

6.11. Cơ sở thiết kế giao diện trên hệ thống

7. CHƯƠNG 7: ỨNG DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO

7.1. Xây dựng liệu trình luyện tập dựa trên mạng Fuzzy

7.2. Thuật toán Fuzzy

7.3. Xây dựng liệu trình tập luyện

7.4. Hiệu chỉnh liệu trình dưa trên mạng Fuzzy

7.5. Giám sát bệnh nhân thông qua mạng Perceptron

8. CHƯƠNG 8: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

8.1. Thông số kỹ thuật phần cứng

8.2. Xây dựng quy trình tập PHCN

8.3. Đánh giá hệ thống thị giác máy

8.4. Camera ở phía chính diện

8.5. Camera ở một bên

9. CHƯƠNG 9: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

PHỤ LỤC A: BẢNG KHẢO SÁT MOMENT CÁC CHI KHI THỰC HIỆN BÀI TẬP PHỤC HỒI CHỨC NĂNG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Thiết bị tập phục hồi chức năng từ HCMUTE

Công trình nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thiết bị tập phục hồi chức năng (PHCN) từ Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) tập trung vào việc giải quyết những hạn chế của phương pháp PHCN truyền thống. Nghiên cứu này ứng dụng công nghệ robot, thực tế ảo tăng cường (AR) và trí tuệ nhân tạo (AI) nhằm tạo ra một hệ thống PHCN hiệu quả, tiết kiệm chi phí và thu hút người bệnh hơn. Mục tiêu chính là phát triển một hệ thống hỗ trợ PHCN đa dạng, với các bài tập dưới dạng trò chơi tương tác, giảm bớt gánh nặng cho bác sĩ trị liệu và dễ tiếp cận với nhiều đối tượng bệnh nhân, kể cả những người có thu nhập thấp. Công trình nhấn mạnh vào tính mới và sáng tạo, giải quyết các vấn đề như chi phí cao, thiếu nhân lực, và tính nhàm chán của các bài tập PHCN truyền thống.

1.1. Nghiên cứu PHCN trong nước và quốc tế

Công trình so sánh các phương pháp PHCN hiện tại trong nước và quốc tế. Ở Việt Nam, phần lớn thiết bị tập PHCN còn thô sơ, chưa đo đạt được mức độ hoạt động của cơ bắp và độ chính xác thấp. Động lực luyện tập cũng hạn chế. Ngược lại, các nước tiên tiến đã ứng dụng rộng rãi công nghệ robot, thực tế ảo (VR) và AR trong PHCN. Tuy nhiên, chi phí của các hệ thống này thường rất cao, hạn chế khả năng tiếp cận. Công trình này hướng đến việc khắc phục những nhược điểm này, tạo ra một giải pháp PHCN tiên tiến nhưng vẫn có giá thành hợp lý. Thiết bị PHCN của công ty Phana được đề cập như một ví dụ về sản phẩm trong nước, tuy nhiên, công trình nghiên cứu HCMUTE hướng đến sự cải tiến đáng kể về mặt công nghệ và hiệu quả. Công trình cũng phân tích ưu, nhược điểm của hệ thống PHCN bằng robot, hệ thống thực tế ảo, và hệ thống thực tế ảo tăng cường, đặt nền tảng cho việc lựa chọn công nghệ phù hợp trong nghiên cứu của mình. Đây là một điểm mạnh của nghiên cứu, thể hiện sự hiểu biết toàn diện về tình hình hiện tại của lĩnh vực.

1.2. Thiết kế và chế tạo thiết bị PHCN

Phần này tập trung vào quá trình thiết kế và chế tạo thiết bị PHCN. Công trình mô tả chi tiết quá trình thiết kế cơ khí, bao gồm phân tích động học, lựa chọn vật liệu, tính toán tải trọng, và kiểm nghiệm độ bền. Các yếu tố như hệ thống hỗ trợ khâu cuối, hệ thống hỗ trợ khung xương, cơ cấu thay đổi khoảng cách, cơ cấu kháng lực, và hệ thống trợ lực được phân tích kỹ lưỡng. Việc ứng dụng phần mềm SolidWorks cho phép kiểm nghiệm độ bền và tính toán ứng suất, chuyển vị. Phân tích bài toán động lực học được thực hiện để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của thiết bị. Thiết kế hệ thống điện – điều khiển cũng được đề cập, bao gồm lựa chọn cảm biến, điều khiển động cơ, và cấu trúc hệ thống điện điều khiển. Công trình trình bày rõ ràng các tính toán và mô hình hóa, tạo ra sự tin cậy cho kết quả nghiên cứu. Việc tích hợp công nghệ thực tế ảo tăng cường nhằm nâng cao trải nghiệm người dùng, làm cho quá trình phục hồi chức năng trở nên thú vị và hiệu quả hơn. Mục tiêu là tạo ra một hệ thống PHCN hiện đại, đáp ứng được nhu cầu của người dùng.

1.3. Ứng dụng Trí tuệ nhân tạo và Đánh giá kết quả

Công trình tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) vào hệ thống PHCN, cụ thể là sử dụng mạng Fuzzy để xây dựng liệu trình luyện tập cá nhân hóa và mạng Perceptron để giám sát bệnh nhân. Việc ứng dụng AI cho phép hệ thống tự động điều chỉnh liệu trình dựa trên dữ liệu đầu vào, từ đó tăng hiệu quả PHCN. Quá trình đánh giá kết quả được thực hiện dựa trên các thông số kỹ thuật phần cứng, xây dựng quy trình PHCN, và đánh giá hệ thống thị giác máy. Các kết quả thí nghiệm được trình bày rõ ràng, cho thấy hiệu quả của hệ thống PHCN được phát triển. Sự kết hợp giữa công nghệ thực tế ảo tăng cường, robot, và trí tuệ nhân tạo tạo nên một giải pháp toàn diện, hiệu quả cho phục hồi chức năng. Chi phí phục hồi chức năng được xem xét, hướng đến việc tạo ra một sản phẩm có giá cả phải chăng, dễ tiếp cận với nhiều người. Đây là một điểm nhấn quan trọng của nghiên cứu này, thể hiện tính ứng dụng thực tiễn cao.

Nghiên cứu và thiết kế thiết bị tập phục hồi chức năng tại HCMUTE