Динамика управляемого движения четырехзвенного аппарата для расширения функциональных возможностей человека

• Автор: Турлапов, Руслан Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Анализ состояния проблемы
1.1 Обзор существующих аппаратов для реабилитации нижних
конечностей человека
1.2 Анализ разработок шагающих систем
1.3 Современные российские экзоскелеты
1.4 Биомеханика движения тазобедренного, коленного и
голеностопного суставов
1.5 Анализ конструкций несущего экзоскелета
1.5.1. Разработка параллельного несущего экзоскелета для
длительной прогулки
1.6 Применение двуногих шагающих аппаратов для
реабилитации нижних конечностей человека
1.7 Цель и задачи диссертации
Глава 2. Математическое моделирование движения экзоскелета
2.1 Математическая модель и расчетная схема механизма
2.2 Кинематический анализ многозвенного механизма
2.2.1 Определение радиус-векторов основных точек робота
2.2.2 Определение скоростей основных точек аппарата
2.2.3 Определение ускорений основных точек робота
2.3 Математическая модель динамического поведения
экзоскелета
2.4 Математическое моделирование наклона корпуса
2.5 Математическое моделирование отрыва третьего звена от
опорной поверхности
2.6 Алгоритм интегрирования системы дифференциальных
уравнений
2.7 Выводы по главе
Глава 3. Экспериментальное изучение процесса вертикализации
3.1 Описание экспериментального стенда
3.2 Методика экспериментальных исследований
3.3 Обработка экспериментальных данных
3.4 Выводы по главе
Глава 4. Математическое моделирование исследуемого механизма в
режиме перехода из положения «сидя» в положение «стоя»
4.1 Получение траекторий движения механизма
4.2 Определение особых положений механизма

4.3 Построение зависимостей определяющих процесс
вертикализации
4.4 Изучение динамики механизма
4.5 Математическая модель мышечного сокращения
4.6 Исследование управляемого движения трехзвенного манипулятора при взаимодействии с упруго-вязкой средой
4.7 Описание системы управления, настройка
пропорционально-интегрального регулятора
4.8 Введение линейного корректирующего звена
4.9 Использование корректирующих воздействий для
снижения колебательности системы
4.10 Выводы по главе
5. Заключение
6. Список литературы

Введение
Актуальность темы. В настоящее время широкое распространение получили различные устройства, представляющие собой системы, состоящие из двух основных элементов: человек и машина. Взаимодействие этих элементов определяет качество функционирования системы в целом. К таким устройствам можно отнести объекты, получившие название экзоскелетон (экзоскелет) и используемые для расширения функциональных возможностей человека. Различают экзоскелеты для реабилитации опорно-двигательного аппарата на основе методов лечебной физкультуры, основанных на выполнении дозированных движений, осуществляемых с помощью механотерапевтических аппаратов. Особый интерес представляют устройства, существенно повышающие возможности человека в части облегчения движения, переноса тяжестей и различных видов деятельности, требующих значительных усилий.
Существует большое количество различных реабилитационных систем, выполненных на принципе внешнего экзоскелета, которые позволяют заниматься восстановлением функций отдельных суставов нижних и верхних конечностей, при этом в основном управление такими аппаратами реализуется в программном режиме без учета взаимодействия аппарата с конечностями пациента[5, 6, 7, 8].
Сравнительно недавно начались разработки экзоскелетов, которые позволяют осуществлять сложные виды движения как нижних, так и верхних конечностей. Такие устройства позволяют человеку передвигаться в пространстве даже при повреждении нижних конечностей. Кроме этого, открывается возможность существенно расширить возможности человека в части подъема грузов, перемещения на большие расстояния и выполнения задач которые человек в обычном состоянии выполнить не может.
Очевидно, что создание таких устройств возможно при наличии хорошо развитой теории функционирования таких систем, особое внимание при этом, должно уделяться вопросам управления с учетом взаимодействия человека и машины.

Рис.1.21. Шагопед конструкции Е.А. Осодчих
Устройство для повышения эффективности ходьбы Заявка: 93040637/12, 10.08.1993;
Номер: RU 2050885;
Автор(ы): Гарбер Э.А.,
Казанцев A.A.;