Η διπλωματική αυτή εργασία πραγματεύεται την προσομοίωση μιας ορθοπεδικής διάταξης οστεογένεσης, την τρισδιάστατη απεικόνιση αυτής από κατασκευαστικής άποψης καθώς και την πλήρη μελέτη της κίνησης αυτής με τον προγραμματισμό της ορθής και αντίστροφης κινηματικής. Πιο συγκεκριμένα η μελέτη που γίνεται αφορά το είδος πλατφόρμας Stewart και χρήση αυτής ως εξωτερικής συσκευής οστεογένεσης. Πρωτεύον μέλημά μας αποτελεί η περιγραφή του φαινομένου της οστεογένεσης και η κατανόηση της λειτουργίας και ανάπτυξης των οστών (Κεφάλαιο 2). Στη συνέχεια προβαίνουμε σε μια αναλυτική παρουσίαση των συσκευών οστεογένεσης που υπάρχουν στον χώρο με επιμέρους ανάλυση της λειτουργίας της κάθε μιας καταλήγοντας στην πλατφόρμα που θα μελετήσουμε (Κεφάλαιο 3). Ακολούθως, παρουσιάζουμε την κινηματική ανάλυση της πλατφόρμας Stewart τόσο την ορθή όσο και την ανάστροφη και επίσης γίνεται και μελέτη της δυναμικής ανάλυσης της διάταξης αυτής (Κεφάλαιο 4). Λαμβάνοντας υπόψη όλα τα προηγούμενα, είμαστε σε θέση να προχωρήσουμε στην προσομοίωση της πλατφόρμας Stewart , αρχίζοντας με τον προγραμματισμό των κινηματικών εξισώσεων, συνεχίζοντας με την προσομοίωση στο Simmechanics και τέλος δημιουργώντας την τρισδιάστατη απεικόνιση της διάταξης στο VRML toolbox του Matlab όπου φαίνεται η κίνηση της πλατφόρμας στον τρισδιάστατο χώρο (Κεφάλαιο 5). Τέλος, παρουσιάζονται τα συμπεράσματα και οι προοπτικές της εν λόγω εργασίας (Κεφάλαιο 6). / This thesis deals with the simulation of an orthopaedic device of osteogenesis, the 3d depiction concerning the constructional aspect as well as with the complete study of the movement with the planning of kinematics and inverse kinematics. More concretely the study concerns the category of a Stewart platform and the use of this platform as an exterior appliance for osteogenesis. Our first concern is the description of the phenomenon of osteogenesis and the comprehension of the operation and growth of bones (Chapter 2). Then we proceed in an analytic presentation of devices of osteogenesis that exist, with specific analysis of the operation of any kind that exists in the industrial field leading to the platform that we will study (Chapter 3). Following, we present the kinematical analysis of the Stewart platform as well as the study of the dynamic analysis of this fixator (Chapter 4). Taking into consideration all the above, we advance in the simulation of the Stewart platform, beginning with the planning of kinematical equations, continuing with the simulation in the Simmechanics and finally creating a 3d depiction of the device in the VRML toolbox of Matlab where we can watch the movement of the platform in the xyz space (Chapter 5). Finally, the conclusions and the prospects of this work are represented (Chapter 6).

Σκοπός της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι η μελέτη ρομποτικής διάταξης οστεογένεσης και πιο συγκεκριμένα η μελέτης της δυναμικής και ο έλεγχος αυτής. Πιο αναλυτικά, τα κεφάλαια που ακολουθούν πραγματεύονται τα ακόλουθα: θα παρουσιαστεί γενικά ο μηχανισμός της οστεογένεσης από ιατρικής πλευράς, καθώς επίσης και οι διάφορες διατάξεις με τις οποίες πραγματοποιείται η διατατική οστεογένεση. Στη συνέχεια θα παρουσιάσουμε τις κινηματικές και δυναμικές εξισώσεις της πλατφόρμας Stewart. Το τελευταίο μέρος αποτελεί και το πειραματικό μέρος της παρούσας εργασίας δηλαδή τον έλεγχο της συγκεκριμένης διάταξης μέσω του SimMechanics toolbox του πακέτου MatLab. Στο παράρτημα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των πειραμάτων με μορφή διαγραμμάτων. / Distraction osteogenesis and simulation of stewart platform on Simulink.

Η διπλωματική αυτή εργασία πραγματεύεται τη μελέτη της μεθόδου Ilizarov καθώς και το σχεδιασμό, την κατασκευή και τον έλεγχο ενός ισοδύναμου με ένα βαθμό ελευθερίας του πλαισίου Taylor στοιχείου δράσης, του οποίου η ενεργοποίηση επιτυγχάνεται με τη χρήση έξυπνων υλικών και συγκεκριμένα μεταλλικών κραμάτων με μνήμη της μορφής (SMA). Πρωτεύον μέλημά μας αποτελεί η μελέτη των γενικών χαρακτηριστικών της εξωτερικής σταθεροποίησης και η κατανόηση της μεθόδου Ilizarov με τη χρήση του πλαισίου Taylor (Κεφάλαιο 2). Ακολούθως, κάνουμε λόγο για τους ενεργοποιητές που χρησιμοποιούνται στη διάταξή μας, αναλύοντας εκτενώς τις ιδιότητες των κραμάτων με μνήμη της μορφής και πιο συγκεκριμένα των κραμάτων NiTi (Κεφάλαιο 3). Λαμβάνοντας υπόψη όλα τα προηγούμενα, είμαστε σε θέση να προχωρήσουμε στην υλοποίηση μίας κατασκευής που προσομοιώνει ένα βαθμό ελευθερίας του πλαισίου Taylor και η οποία ενεργοποιείται από τα παραπάνω έξυπνα υλικά. Πειράματα ανοικτού και κλειστού βρόχου ελέγχου της διάταξης εκτελούνται εν συνεχεία με τη βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή (Κεφάλαιο 4). Τέλος, παρουσιάζονται τα συμπεράσματα και οι προοπτικές της εν λόγω εργασίας (Κεφάλαιο 5). / The present diplomatic work consists of the study of Ilizarov method as well as the planning, the construction and the control of one out of six degrees of freedom of a Taylor platform. The activation of the experimental provision is achieved with the use of intelligent material and concretely shape memory alloys (SMA). Our first concern is the study of the general characteristics of the exterior stabilization of the bones and the comprehension of Ilizarov method using the Taylor platform (Chapter 2). Followingly, we deal with the activators that are used in our provision, analyzing extensively the attributes of shape memory alloys and more concretely the alloys NiTi (Chapter 3). Taking into consideration all the above, we are in position to advance in the concretisation of a structure that simulates one degree of freedom of the Taylor platform and is activated by the SMA. We executed control experiments using LabView in an open and closed loop in order to test the provision (Chapter 4). Finally, are presented the conclusions and the prospects of this project (Chapter 5.)