Mechatroniczne urządzenie rehabilitacyjne zbudowane na bazie pozycjonera planarnego

Przedstawiono rozwiązanie mechatronicznego urządzenia rehabilitacyjnego wspomagającego bierne i aktywne ćwiczenia osób z dysfunkcjami ruchowymi kończyny górnej w obrębie stawu łokciowego i barkowego. Bazą do stworzenia tego rozwiązania był mechatroniczny pozycjoner planarny z łożyskowaniem aerostatycznym, zintegrowany z autorskim oprogramowaniem i specjalnym systemem sterującym. Zastosowanie w pozycjonerze sprężonego powietrza – jako czynnika smarującego – praktycznie eliminuje opory tarcia, będące główną przyczyną drgań relaksacyjnych w układzie. Ponadto zaprezentowano wybrane rozwiązania urządzeń do ćwiczeń biernych i aktywnych. Opisano budowę i zasadę działania współrzędnościowego pozycjonera planarnego, a także elementy zbudowanego systemu przeznaczonego do wspomagania terapii prowadzonej przez rehabilitanta. System w podstawowej konfiguracji umożliwia zadawanie ruchów w płaszczyźnie poziomej, z dopasowaniem ich właściwych trajektorii, dla określonych wartości prędkości i przyspieszenia. W konfiguracji rozszerzonej (dzięki możliwości umieszczenia pozycjonera planarnego na blacie stołu rehabilitacyjnego, pozwalającego na zmianę kąta nachylenia pozycjonera względem osoby ćwiczącej) ruch roboczy kończyny może być realizowany również w płaszczyźnie pionowej, co wydaje się istotne w przypadku niektórych form rehabilitacji.

---

This article presents a mechatronic solution of a rehabilitation devices supporting active and passive exercises for persons with motor dysfunctions of the upper limb in the area of the elbow and shoulder joints. A mechatronic planar positioner with aerostatic lubrication (aerostatic bearing), integrated with original software and a control system, served as the basis for creating the present solution. The application of compressed air as a lubricant practically eliminates frictional resistance, which is the main cause of relaxation oscillations in the system. Selected solutions of devices for active and passive exercises are presented. The design and operating principle of the planar coordinate positioner are described. Next, the components of the designed system for supporting therapy conducted by a rehabilitation specialist are presented. In its basic configuration, the system enables the performance of movements in the horizontal plane with adjustment of their proper trajectories, at preset values of speed and acceleration. In the expanded configuration, thanks to the possibility of placing a planar positioner on the top of a rehabilitation table that would provide the capability of changing the positioner’s angle of inclination relative to the exercising person, the limb’s working movement can also be performed in the sagittal (vertical) plane, which may be important in certain forms of rehabilitation.