Система позиционно-силового управления роботом для механотерапии

• Автор: Журавлев, Виталий Валерьевич
• Шифр специальности: 05.02.05, 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Содержание
Содержание.
Введение.
Глава 1. Обзор по теории и практике применения позиционносилового управления в промышленности и медицине

1.1. Классификация аппаратных средств для механотерапии

1.2. Обзор методов позиционносилового управления.

1.3. Мехатронная система для выполнения манипуляций на мягких тканях и суставах.

1.4. Критерии эффективности механотерапии.

Глава 2. Характеристики мягких тканей.

2.1. Характеристики и модели мягких тканей

2.2. Измерение характеристик мягких тканей

Глава 3. Позиционносиловое управление роботами для восстановительной медицины
3.1. Силовое и позиционносиловое управление с позиционным и силовым обучением.
3.2. Алгоритмы силового управления роботом для манипуляций на мягких тканях с использованием обучения.
3.3. Алгоритмы позиционносилового управления роботом для манипуляций на мягких тканях с использованием обучения
3.4. Оценка точности управления роботами для манипуляций на мягких тканях
3.5. Применение аппарата нечетких логик для работы в недетерминированной среде
стр.
Глава 4. Реализация системы позиционносилового управления на роботе РМ
4.1. Конструкции силовых модулей
4.2. Контактное взаимодействие инструмента робота с мягкой
4.3. Реализация алгоритма ПСУ с указанием направления и силовым отслеживанием рельефа
4.4. Реализация алгоритма силового обучения точек и позиционного отслеживания траектории
4.5. Оценка силовых ошибок в системах совместного и раздельного
4.6. Требования, предъявляемые к проектированию роботов для
механотерапии с позиций ПСУ.
Выводы.
Выводы и заключение
Список литературы


Требования к робототехнической системе для механотерапии. Глава 1. Классификация аппаратных средств. Один из вариантов классификации известных и возможных робототехнических средств медицинского назначения, приведен на рис. В данном варианте рассмотрены три класса медицинских роботов — роботы для восстановительной медицины, роботы для жизнеобеспечения и роботы для диагностики, терапии и хирургии []. Рис. Классификация медицинских роботов Робототехника для жизнеобеспечения представляет роботы, заменяющие ослабленные или утерянные функции человека и выполняющие действия, связанные с его ежедневной деятельностью []. Сюда относятся мобильные роботы для помощи в передвижениях инвалидов, манипуляционные для выполнения функций верхних конечностей инвалида и комбинированные, когда, например, передвижное кресло оснащено манипуляционной рукой. Особое место занимают роботы, обеспечивающие расширение взаимодействия людей с ограниченными возможностями с внешним миром. Такие робототехнические системы упрощают связь между пациентами и медицинским персоналом, а также позволяют врачам контролировать пациента и взаимодействовать с ним []. Использование системы технического зрения, системы распознавания и синтеза речи, системы тактильных датчиков позволяют возложить функции обслуживания на роботы. Роботы для диагностики, терапии и хирургии помогают врачу выполнять операции, требующие точных движений, в труднодоступных местах. Примерами могут быть роботы для операции на бедре [], внутрисосудистые роботы для исследования состояния кровеносных сосудов [5, ], роботы для минимально инвазивной хирургии []. Кроме того, роботы для облучения, например, раковых клеток [] позволяют направлять луч точно в заданную область под разными углами, уменьшая вредное влияние излучения на здоровые клетки. В отличие от реабилитации, обеспечивающей восстановление здоровья у больного человека, восстановительная медицина направлена на оценку резервных функциональных возможностей организма и воспроизводство утраченных резервов здоровья []. Восстановительная медицина включает ряд терапий, в том числе, немедикаментозные, одним из видов которых является механотерапия. Среди множества известных средств механотерапии наибольшими возможностями обладает робототехника. Следует отметить, что робототехническая система является автоматизированным средством, лишь временно работая автоматически, подчиняясь человеку на уровне принятия сложных решений. Под механотерапией может подразумеваться разнообразный массаж. Н.В. Заблудовский [] (рис. Нельзя ли воспользоваться усовершенствованиями механики для устройства таких машин, которые заменили бы действия рук, или не будет ли даже действие машин предпочтительнее действия рук? Стоило бы изобрести машину, силу которой можно было бы в каждый момент определять в цифрах и вместо работы массёра, зависящей от субъективного мышечного чувства, иметь дело с работой, выраженной в цифрах. Другими словами - вместо того, чтобы количество целебного средства взять на глазок, взвешивать его на точных весах». Рис. Н.В. Заблудовский В те времена реализовать это было невозможно, и учёный лишь мечтал о возможности дозирования воздействий на аппаратных средствах будущего. В настоящее время идея применения аппаратных автоматических средств находит свое применение в механотерапии. Разнообразные аппаратные средства издавна применяются для облегчения труда массажиста, предупреждения профессиональных заболеваний кистей его рук. Простейшие из них: вибраторы, роллеры, насадки для акупунктуры и акупрессуры представляют средства механизации, которые перемещает массажист (рис. Рис. Более сложными являются средства автоматизации, например, массажные кресла (рис. В качестве актуаторов в них используются воздушные подушки с регулируемым давлением, ролики с управляемыми усилиями прижатия. Зонами воздействия являются шейно-плечевой отдел, спина, поясничный отдел, ягодицы, бёдра, голени, ступни. Рис. Массажное кресло RestArt - Примером простейшего робототехнического средства для механостимуляции является робот Tickle (рис.