Улучшение характеристик блока управления протезируемой системы

• Автор: Кулик, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Обзор протезируемых систем и вспомогательных устройств движения человека. Постановка задачи

1.1 Краткая характеристика протезируемых систем

1.2 Формирование этапов проектирования протезируемых систем

1.3 Постановка цели и задачи исследования

Выводы по главе

2. Разработка модификации устройства управления протезируемой системы

2.1 Анализ устройств управления протезируемых систем

2.2 Модернизация устройства управления протезируемой системы

2.3 Разработка модификации конструкции протезируемой системы..35 Выводы по главе
3. Повышение качества функционирования блока управления протезируемой системы
3.1 Анализ методов повышения качества функционирования блока управления протезируемых систем
3.2 Разработка модификации блока управления протезируемой системы
3.3 Описание нейросетевого преобразователя информации
Выводы по главе
4. Математическое моделирование функционирования блока
управления протезируемой системы
4.1 Описание и анализ методов математического моделирования движения человека
4.2 Построение математической модели движения протезируемой системы
4.3 Исследование деформации элемента передачи движения к коленному шарниру
4.4 Построение математической модели функционирования блока
управления протезируемой системы
Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Лечение заболеваний опорно-двигательного аппарата
человека
Приложение 2. Перевод патента на устройство “A walking assistance
device”
Приложение 3. Программа управления движением полуавтоматической
протезируемой системой
Приложение 4. Электрическая схема блока управления протезируемой системы
Приложение 5. Свидетельство о государственной регистрации программы
для ЭВМ
Приложение 6. Патент на полезную модель

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В последние годы в мире уделяется все больше внимание улучшению комфортных условий жизни и реабилитации людей, страдающих заболеваниями опорно-двигательного аппарата. Однако современные методы и механизмы, направленные на ее решение, далеки от совершенства, в частности, не обладают лечебным эффектом для людей с временными заболеваниями опорно-двигательного аппарата. Так, например, большинство устройств, разработанных компанией Honda, являются вспомогательными механизмами передвижения человека и представляют «усилитель» мышечной силы нижних конечностей пользователя. При этом на российском рынке отсутствует отечественная протезостроительная продукция, по физико-техническим свойствам близкая к зарубежным аналогам. По данным Росстата на 2010 г., общее число людей в России, страдающих заболеваниями опорно-двигательного аппарата, составляет 1,4 млн. человек и с каждым годом их количество увеличивается на 200-300 тыс. чел. Стоимость продукции компании Honda, Otto Bock и Ossur составляет от 10-100 тыс. долларов, что не всегда соответствует возможностям отечественного потребителя.
Развитие отечественного высокотехнологичного протезостроения, а именно устройств и механизмов, позволяющих разгрузить мышечную массу нижних конечностей человека и одновременно обладающих лечебным эффектом, может стать благоприятным фактором, улучшающим условия быта и реабилитации людей с заболеваниями опорно-двигательного аппарата. Проектирование и производство таких механизмов связано с рациональным выбором их конструкции, устройства управления, механизмов передачи движения человеку и программной реализацией законов движения устройства. При этом основным этапом проектирования является создание системы управления, исследование и обеспечение качества функционирования её блока управления. Значительный вклад в развитие

2.3 Разработка модификации конструкции протезируемой системы
Предлагаемая протезируемая система представляет собой электромеханический или гидромеханический усилитель мышц человека, который способствует передвижению человека при незначительных физических усилиях со стороны пользователя. Таким образом, протезируемая система может разгружать опорно-двигательный аппарат человека и относится к вспомогательным устройствам передвижения.
Предлагаемая система позволяет исключить недостатки, присутствующие в рассмотренных аналогах, разгружая тазобедренный и коленный суставы человека и усиливая мышечную силу нижних конечностей человека. Такой эффект достигается тем, что устройство, содержащее конструктивную часть, представляющую собой каркас (протез) и управляющую часть представляющую собой электромеханическое устройство, входит: седло, кривошипно-шатунный механизм, механизм фиксации, вспомогательные электродвигатели, датчики положения по углу, площадка с контактными выключателями [51, 80]. Общий вид
полуавтоматической протезируемой системы представлен на рис. 2.3. Разрез по задней стороне устройства (А-А), показан на рис. 2.4.
Система содержит: верхнюю, среднюю и нижнюю части,
вспомогательный электродвигатель, механизмы фиксации, тазобедренный и коленный шарниры, кривошипы (17 и 23), тягу (шатун) (9), датчики положения по углу стойки бедра (не показаны), площадку (24) с двумя контактными выключателями (25, 26), верхний корпус (19), нижний корпус (28), манжеты крепления устройства к телу пользователя (6, 7, 8).