Alt ekstremite için aktif ortez ve IoT uygulaması geliştirilmesi
Development of active orthesis and IoT application for the lower limb
Yazar: EMRE YILMAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA ÇAĞRI KUTLU
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Alt ekstremite = Lower extremity ; Mobil uygulama = Mobile application ; Nesnelerin interneti = Internet of things ; Rehabilitasyon = Rehabilitation

Özet:
Günümüzde İnternet teknolojileri araştırmaların her alanında oldukça yaygınlaşmış ve hemen hemen tüm dünyada insanların yaşamını etkilemeye başlamıştır. Özellik-le internete bağlı birçok cihazda nesnelerin interneti (IoT) teknolojisi kullanılmak-tadır. Bu teknolojik gelişmelerin sporcu rehabilitasyon cihazlarında, rehabilitasyon merkezlerinde bulunmaması hastaların tedavi süresini etkilemektedir. Ayrıca pan-demi nedeniyle yaşanan kısıtlamalar sporcuların iyileşme süreçlerini de etkilemek-tedir. Tedavinin devamlılığına ihtiyaç duyan sporcular için antreman yoğunluğu ve sakatlığın takibi büyük önem taşımaktadır. Özellikle alt ekstremite problemi olan sporcularda hareket kısıtı vardır. Bu durumda IoT, alt ekstremite rehabilitasyonu-nun ev ortamında gerçekleştirilmesine ve alt ekstremitenin kullanım sıklığı ve uzva uygulanan basıncın bulut iletişimi ile izlenebilmesini sağlayacaktır. 
IoT tabanlı yeni nesil bir aktif alt ekstremite rehabilitasyon sistemi geliştirmeye yönelik olan bu tez önerisi üç aşamadan oluşacak şekilde kurgulanmıştır. Birinci aşamada, alt ekstremite için aktif kontrollü bir ortez tasarımı yapılacaktır. Aktif ortez için kontrolcü olarak admitans kontrol yöntemi kullanılacaktır. Bu yöntemde admitans A, istenilen kuvvet tepkisinin küçük veya sıfır, düşük kaçınımlar yaparak hızlı yükselme (kalkma) etkisi ile tedavi kontrol altına alınacaktır. Bu çalışma lite-ratürdeki bir boşluğu doldurması bakımından özgün değer taşımaktadır.
İkinci ve üçüncü aşamada ise sporcu ve spor hekimi için mobil uygulamalara veri aktarabilen uyarlanabilir aktif bir ortez tasarımı geliştirilecektir. Sistem bu özellik-leri ile diğer ortezlerden ayrılmaktadır. Geliştirilen sistem sporculara kişisel olarak özelleştirilebilmekte ve doktor, mobil cihazı üzerinden birden çok sporcunun iyi-leşme sürecini kolaylıkla izleyebilmekte ve cihazın kullanımı hakkında sporcuya gerçek zamanlı geri bildirimde bulunabilmektedir. Sistem, hastanın sensöre uygu-ladığı basıncı anında kaydeder ve basınç, doktorun belirlediği eşiği aştığında spor-cuya bildirim ve titreşim gönderilir. Bu sayede sporcunun takip ve tedavi süreçleri müdahale olmadan devam edebilmektedir. 
IoT teknolojisi, birçok alanda olduğu gibi spor bilimleri alanında da ilgi odağı hali-ne gelmeye başlamıştır. Sporcu rehabilitasyonunda da bu teknoloji eski versiyonla-rına kıyasla önemli avantajlar sağlamakta ve üstün özellikler sergilemektedir. İnsan vucudundan alınan ilhamla geliştirilen yardımcı tıbbi tedavi robotları, ekstremite protezleri, tekrarlı hareket yapan test sistemleri ve diğer birçok alanda oldukça ge-lişen elektronik teknolojileri sayesinde IoT teknolojisi önemli bir durumuna gel-miştir. Bu bizlere yaygın etki potansiyeline sahip olan yenilikçi ve popüler bir ça-lışma alanı sunmaktadır.

Anahtar Kelimeler: Nesnelerin interneti, alt ekstremite, rehabilitasyon, mobil uygulama

Abstract:
Internet technologies today are widely used in all areas of research and have begun to affect the lives of people almost all over the world. Internet of Things (IoT) technology is used in many internet-connected devices in particular. The lack of these technological developments in sports rehabilitation equipment and rehabilitation centers affects the treatment time of patients. In addition, the restrictions experienced by the pandemic also affect the recovery processes of athletes. For athletes who need continuous treatment, the intensity of training and the follow-up of injuries are of great importance. Especially in athletes with problems of the lower limb, there are restrictions in movement. In this case, the IoT allows to carry out the rehabilitation of the lower limb in the home environment and monitor the frequency of use of the lower limb and the pressure exerted on by cloud communication. 
This project proposal, which aims to develop an IoT-based active lower limb rehabilitation system of the new generation, consists of three phases. In the first stage, an actively controlled orthosis design for the lower limb is created. As a controller for the active orthosis, the admittance control method is used. In thıs method, treatment is controlled by admittance A, the effect of rapid rise (lift) by making small, or zero, low evasive movements of the desired force response. This study has an original value in closing a gap in the literature. 
In the second and third stages, an adaptive active orthosis design is developed for athletes and sports physicians that can transfer data to mobile applications. With these features, the system differs from other orthoses. The developed system can be individually adapted to the athletes, and the doctor can easily monitor the recovery process of several athletes through his mobile device and give the athlete real-time feedback on the use of the device. The system immediately records the pressure exerted by the patient on the center, and when the pressure exceeds the threshold set by the doctor, a notification and vibration are sent to the athlete. In this way, the aftercare and treatment processes of the athlete can be continued without intervention. 
IoT technology has come into focus in the field of sports science. In sports rehabilitation, this technology has significant advantages over previous versions and has superior characteristics. IoT technology has gained prominence thanks to assistive medical treatment robots, limb prostheses, repetitive motion test systems, and electronic technologies developed in many other areas inspired by the human body. This provides us with an innovative and popular field of study with potential for broad impact. 

Keywords: IoT, lower limb, rehabilitation, mobile application