Яцун Сергей Фёдорович - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой механики, мехатроники и робототехники.
ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Sergey F. Yatsun - Dr. of Sci. (Engineering), Professor, Head of Mechanics, Mechatronics and Robotics Department, Southwest State University.
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Емельянова Оксана Викторовна - кандидат технических наук, доцент.
ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Oksana V. Emelyanova - Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Mechanics, Mechatronics and Robotics Department, Southwest State University.
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Савельева Екатерина Владимировна – преподаватель.
ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Ekaterina V. Saveleva - Lecturer, Mechanics, Mechatronics and Robotics Department, Southwest State University.
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Фурсов Гавриил Анатольевич – студент.
ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Gavriil A. Fursov - Student, Mechanics, Mechatronics and Robotics Department, Southwest State University.
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Цель исследования. Обеспечение заданной точности последовательных и параллельных движений в голеностопе, колене, бедре активного реабилитационного экзоскелета нижних конечностей с одновременной частичной разгрузкой голеностопного и коленного суставов от осевых нагрузок за счет установки одного из приводов вращательного движения на бедерном суставе. Задачи: разработка и реализация стратегии активно - пассивного движения (АПД), при которой фазы пассивного движения нижних конечностей (при этом, экзоскелет обеспечивает перемещение конечностей), сочетаются с фазами активного движения, когда сам пациент осуществляет желаемое движение, а экзоскелет ассистирует ему. Сравнительный анализ результатов экспериментов и оценка адекватности и применимости математической модели.
Методы. Исследование выполнено в соответствии с общепринятыми методами проведения и планирования экспериментальных исследований. При моделировании движения нижних конечностей учитываются параметры, характеризующие силовое взаимодействие экзоскелета и человека, что позволяет определять реакции в тазобедренном шарнире и синтезировать параметры системы управления с учетом внешних возмущающих воздействий.
Результаты. Разработана математическая модель движения нижних конечностей реабилитационного тренажерно - обучающего комплекса, отличающаяся от известных тем, что наряду с учетом кинематических и динамических особенностей движения звеньев реабилитационного устройства, учитываются параметры, характеризующие силовое взаимодействие экзоскелета и человека, что позволяет определять реакции в тазобедренном шарнире и синтезировать параметры системы управления с учетом внешних возмущающих воздействий.
Заключение. Предлагаемая в работе математическая модель и структура реабилитационного аппарата в виде плоского манипулятора – экзоскелета, оснащенного двумя приводами, один из которых совмещен с осью тазобедренного сустава человека, позволяет скомпенсировать влияние активных и реактивных сил, действующих на тазобедренный сустав человека при выполнении медицинских манипуляций.
Purpose of reseach. Ensuring the specified accuracy of sequential and parallel movements in the ankle, knee, hip of an active rehabilitation exoskeleton of the lower extremities with simultaneous partial unloading of the ankle and knee joints from axial loads by installing one of the rotary motion actuators on the hip joint. Tasks. The development and implementation of an active - passive movement strategy (ADF), in which the phases of passive movement of the lower extremities (while the exoskeleton provides movement of the limbs) are combined with the phases of active movement, when the patient himself performs the desired movement, and the exoskeleton assists him. Comparative analysis of experimental results and assessment of the adequacy and applicability of the mathematical model.
Methods. The study was performed in accordance with generally accepted methods of conducting and planning experimental studies. When modeling the movement of the lower extremities, the parameters characterizing the force interaction of the exoskeleton and the human are taken into account, which makes it possible to determine reactions in the hip joint and synthesize the parameters of the control system taking into account external disturbing influences.
Results. A mathematical model of the movement of the lower extremities of a rehabilitation training complex has been developed, which differs from the known ones in that, along with taking into account the kinematic and dynamic features of the movement of the links of the rehabilitation device, parameters characterizing the force interaction of the exoskeleton and a person are taken into account, which makes it possible to determine reactions in the hip joint and synthesize the parameters of the control system taking into account external disturbing influences.
Conclusion. The mathematical model and structure of the rehabilitation device proposed in the paper in the form of a flat exoskeleton manipulator equipped with two actuators, one of which is aligned with the axis of the human hip joint, makes it possible to compensate for the influence of active and reactive forces acting on the human hip joint during medical manipulations.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.