Биотехническая система управления манипуляционным роботом для восстановительной медицины

• Автор: Архипов, Максим Викторович
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Глава 1. Анализ возможностей манипуляционных роботов с биотехническим управлением для восстановительной медицины
1.1. Возможности профилактической медицины и немедикаментозной терапии
1.1.1. Методы профилактической медицины в решении проблем здоровья здорового человека
1.1.2. Действие массажа при оздоровлении и реабилитации
1.2. Манипуляционные роботы для выполнения профилактического массажа
1.3. Обзор систем биотехнического управления
Выводы
Глава 2. Структура биотехнической системы управления манипуляционным роботом для восстановительной медицины
2.1. Расширение функций эргономики в медицинской робототехнике
2.2. Оценка эффективности профилактического массажа
2.3. Измеряемые психофизиологические переменные, необходимые для объективизации профилактического массажа и измерительные приборы
2.3.1. Описание измеряемых психофизиологических переменных при профилактическом массаже
2.3.2. Измерительные приборы для объективизации профилактического массажа
2.4. Биотехническая система управления манипуляционным роботом для
массажа с внутренним контуром позиционно-силового управления
Выводы
Глава 3. Биотехническое управление роботами для восстановительной
медицины
3.1. Биотехническое управление состоянием пациента по электрокожному
сопротивлению и мышечному тонусу
3.1.1. Постановка задачи программного биотехнического управления манипуляционным роботом
3.1.2. Биотехническое управление состоянием пациента по электрокожному сопротивлению
3.1.3. Биотехническое управление состоянием пациента по мышечному тонусу
3.2. Алгоритмы биотехнического управления роботом для восстановительной медицины
3.2.1. Классификация алгоритмов биотехнического управления манипуляционным роботом
3.2.2. Алгоритмы биотехнического управления роботом по таймеру и заданному уровню ЭКС или ТМ
3.3. Использование нечеткого логического вывода для проектирования регулятора биотехнической системы управления манипуляционным
роботом
Выводы
Глава 4. Экспериментальные испытания биотехнической системы управления манипуляционным роботом для восстановительной медицины
4.1. Реализация биотехнической системы управления с использованием робота РМ
4.2. Экспериментальные исследования влияния массажного воздействия на электрокожное сопротивление
4.3. Интегральная сравнительная оценка изменения упругости биологической мягкой ткани
4.4. Оценка ошибок возникающих при БТУ манипуляционным роботом
4.5. Требования, предъявляемые к разработке манипуляционных роботов для восстановительной медицины с позиций БТУ
4.6. Методика проведения аппаратного массажа с применением
манипуляционного робота
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение

Актуальность. В настоящее время в России и за рубежом наблюдается рост числа разработок, направленных на повышение эффективности и безопасности лечебно-профилактических мероприятий в восстановительной медицине (восстановление функциональных резервов человека, повышение уровня его здоровья, качества жизни, повышение работоспособности путем применения преимущественно немедикаментозных методов). Среди множества нелекарственных средств для профилактики и лечения, гармонизации физической и психической деятельности человека наиболее естественными являются механические неинвазивные воздействия на мягкие ткани человека, т.е. разнообразный массаж. Повысить массовость и эффективность этих оздоровительных процедур можно путем использования аппаратных средств массажа, о чем писал русский ученый И.В. Заблудовский еще в XIX веке. Разработка и применение таких аппаратов позволит освободить врача от рутинной работы при массовом приеме пациентов. В настоящее время известны не только механизированные аппаратные средства массажа, но и автоматизированные средства, например, электровибромассажеры, массажные кресла. В последнее время наиболее эффективными признаны автоматические аппаратные средства массажа, среди которых наибольшими возможностями обладает манипуляционная робототехника, например, робот для шлейф-массажа, автоматизированная рука фирмы Meilus, робот для массажа лица WAO-1, массажный робот для тела Wheeme. Одной из перспективных разработок в области
восстановительной медицины является робот, разработанный в Московском государственном индустриальном университете (МГИУ), выполняющий приемы механотерапии и массажа.
Опыт применения роботизированного массажа показал, что потенциально робот может воспроизвести как угодно сложные движения и успешно имитировать технику массажиста. Но существующие массажные средства выполняют предписанные механические воздействия на пациента,

играет роль ограничителя тока, протекающего через измеряемый объект (1микс и ист / Яэтал).
Рис. 2.6. Активный метод исследования ЭКС (а) и электрическая схема его
реализации (б)
Определим Ятл1:
6/“Ь и'Яизл1/Яэта1 ^ист ^ С*Я113м/Яэтая Ц^ист ~ I Яизм ^ист ~ С? (2.1) Я или — ииСт - Ц11— [иист - Щ / [17 / Яэтал], (2.2)
Яшм = Яэтт [ииСт /11-1]. (2.3)
Если напряжение и измеряется не на эталонном, а на измеряемом сопротивлении,то:
Яиз.и = Яэтал/ [иист/ и- 1]. (2.4)
В зависимости от состояния человека, величина ЭКС может изменяться в больших пределах - от десятков Ом до нескольких МОм. В состоянии покоя ЭКС может составлять от 10 до 30 кОм - в зависимости от особенностей организма конкретного человека. Для удобства измерений Яэтал выбирается с близким значением, при этом середина измеряемого диапазона напряжений (С/1/2 = Я]ист /2) будет приходиться именно на состояние покоя.
Напряжение иист выбирается из соображений безопасности для человека, а также помехоустойчивости и точности измерений. Безопасным считается напряжение менее 12 В (при постоянном токе), и для измерения ЭКС обычно выбирается на порядок меньшее значение (1 ..2 В).
Максимальный ток через тело человека в этом случае составит: