طراحی و ساخت کفی کفش هوشمند برای تحلیل راه رفتن (مقاله علمی وزارت علوم)

چکیده

فشار صفحه ای پا فشاری است که بین سطح خارجی پا و مکان اتکای پا وجود دارد. اطلاعات مستخرج از چنین فشاری برای پژوهش های مربوط به مطالعه نحوه راه رفتن، مشکلات تعادلی، طراحی کفش، بیومکانیک ورزشی و پیشگیری از آسیب های ناشی از نبود حفظ تعادل به کار می رود؛ بنابراین، لزوم ایجاد روش ها و ساخت سیستم هایی برای اندازه گیری فشار و نحوه توزیع آن در کف پا به خوبی احساس می شود. با استفاده از یک سیستم قابل حمل می توان تحلیل پایداری و تحلیل رفتار حرکتی فرد را انجام داد. سیستم کفی هوشمند داخل کفش نیز می تواند ازطریق ارسال داده بی سیم به صورت لحظه ای اطلاعات و داده های رفتار حرکتی و پایداری و تعادل فرد را دراختیار مربی یا حتی پزشک معالج فرد قرار دهد. ازطرفی، لازمه اندازه گیری لحظه به لحظه پارامترهای راه رفتن طبیعی عبارت اند از: قابلیت حمل مجموعه سنسورها، نبود محدودیت ازلحاظ برد کاری، قابلیت کاشت داخل کفش یا کفی و قابلیت داده خوانی در شرایط مطلوب که اصلی ترین الزام های چنین سنسورهایی هستند؛ براین اساس، هدف از انجام این مطالعه، طراحی ساخت و اعتبارسنجی کفی هوشمندی بود که توانایی اندازه گیری متغیرهای بیومکانیکی مدنظر را داشته باشد. با بررسی دقیق نتایج و نمودارهای حاصل، درنهایت سنسور اثر هال با ارتفاع پنج میلی متر و قطر دو میلی متری ناحیه مغناطیسی برای کاشت در کفی انتخاب شد. پس از ساخت کفی ذکرشده، ۱۰ نفر به عنوان آزمودنی به طور تصادفی انتخاب شدند. برای انجام مرحله تست برداری، هر فرد باید کفی ها را به پا می کرد و دو آزمایش ایستا و پویا را (راه رفتن) انجام می داد. تست های انجام شده برای کفی مجهز به سنسور اثر هال انجام شدند و با نتایج آزمون های حاصل از کفی پدار مقایسه شدند. نتایج دو آزمون پدار و کفی سنسور اثر هال تطبیق خوبی داشت و ضریب رگرسیون عددی نزدیک به یک بود که نشانگر هماهنگی زیاد نتایج کفی مجهز به سنسور اثر هال با پدار است. شایان ذکر است که طبق نتایج پژوهش امکان ساخت انواع سنسورها در اندازه ها و ابعاد گوناگون وجود دارد و نسبت به کاربرد موردنظر یا حتی تغییرات ساختاری و طراحی کفی در آینده آزادی عمل بیشتری وجود دارد. مجموعه عوامل یادشده علاوه براینکه کاربردی نوین برای سنسورهای اثر هال ارائه می دهند، نوید امکان ساخت محصول تجاری با استفاده از این نوع سنسور را نیز می دهند.