26 Мар

МЕХАТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДИНАМИКИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА НА ЭТАПЕ РЕАБИЛИТАЦИИ У ПОСТИНСУЛЬТНЫХ БОЛЬНЫХ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

На современном этапе развития цивилизации сосудистая патология стала одной из основных проблем здравоохранения. По данным Всемирной Организации Здравоохранения, ежегодно регистрируется 100–300 случаев инсультов на каждые 100000 населения, из них 60% больных  становятся инвалидами.  По данным регистра мозгового инсульта НИИ неврологии РАМН, к концу острого периода двигательные нарушения наблюдаются у 81,2% из 100 выживших больных. Около 10% больных, переживших ишемический инсульт, полностью лишены возможности самообслуживания, и только 20% возвращаются к трудовой деятельности  [1].

В связи с этим актуальной представляется задача по  созданию технических средств, помогающих больным на этапе реабилитации осуществлять сложные виды движения, такие как вертикализация, приседания, ходьба и другие. В  Японии, США, Южной Корее, Германии,  и России ведутся работы по созданию устройств, позволяющих человеку передвигаться в пространстве при повреждении нижних конечностей [2,3].

На кафедре мехатроники и робототехники ЮЗГУ (г. Курск) ведется работа по созданию  мехатронных устройств активного и пассивного типа, позволяющих моделировать  динамические процессы, протекающие в опорно-двигательном аппарате. На первом этапе был  разработан прототип экзоскелета, представляющий собой двуногий механизм, приводимый в движение линейными актюаторами [4]. Общий вид пассивного экзоскелета представлен на рисунке1.

Устройство снабжено сенсорной системой, включающей в себя энкодеры для определения относительных углов поворота звеньев, каждая ступня дополнительно снабжена двумя датчиками давления, определяющими нормальные реакции в точках контакта ступни с опорной поверхностью.

Рисунок 1.  Общий вид экзоскелета

С использованием  данного прототипа экзоскелета проведены испытания, показавшие уверенный подъем пациента из различных начальных положений. На втором этапе исследования было проведено математическое моделирование движения пациента в экзоскелете, которое  показало существенную зависимость траектории движения центра масс системы от параметров PI регулятора. Поэтому в дальнейшем  для получения заданных показателей качества управляемой механической системы, решена задача об определении оптимальных параметров регулятора, обеспечивающих минимальную «колебательность» устройства и минимальные отклонения от заданной траектории.

Расчеты, выполненные для различных начальных условий, показали, что пациент устойчиво встает из положения «сидя» для любых начальных условий (рис. 2).

Рисунок 2.   Динамика  положения механизма при вертикализации

На основе исследований математической модели динамической системы  предложены базовые режимы работы мехатронного   устройства и разработаны алгоритмы управляющей программы, реализующие описанные режимы.

Работа  выполнена при поддержке  гранта РНФ. Соглашение № 14-39-00008 от 09.09.2014г.

Список литературы

1.  Леонтьев М.А. Лечение и реабилитация пациентов с травматической болезнью спинного мозга // Реабилитация инвалидов с нарушением функций опоры и движения / Под ред. Л.В.Сытина, Г.К.Золоева, Е.М.Васильченко. — Новосибирск, 2003.

  1. Саврасов, Г.В. Медицинская робототехника: Условия, проблемы и основные принципы проектирования // Биомедицинская инженерия и технология. №2, 1998.- С. 35 – 50.
  2. Турлапов Р.Н., Яцун С.М. Разработка и исследование реабилитационного устройства для механотерапии нижних конечностей // Фундаментальные исследования – 2014. – № 12, Ч. 9. – С. 1909 –
  3. Яцун С.М.,  Турлапов Р.Н.  Разработка и исследование реабилитационного устройства для механотерапии нижних конечностей // Фундаментальные исследования – 2014. – № 12, Ч. 9. – С. 1909 –

    МЕХАТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДИНАМИКИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА НА ЭТАПЕ РЕАБИЛИТАЦИИ У ПОСТИНСУЛЬТНЫХ БОЛЬНЫХ
    В статье рассмотрены вопросы исследования опытного образца биомехатронного устройства для вертикализации человека. Поставленные задачи решаются с применением методов механики, математического моделирования и систем управления. Предлагаемое механотерапевтическое устройство обеспечивает заданную биомеханику движений. Данное устройство может быть использовано для изучения характера движения отдельных звеньев опорно-двигательного аппарата, необходимого при создании активных аппаратов, улучшающих качество жизни постинсультных и спинальных больных.
    Written by: Яцун Светлана Михайловна, Соколова Ирина Александровна, Тарасов Олег Сергеевич
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 12/23/2016
    Edition: euroasian-science.ru_25-26.03.2016_3(24)
    Available in: Ebook