47-60

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕГУЛЯРНОЙ ХОДЬБЫ НА ОСНОВЕ КИНЕМАТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДВИЖЕНИЙ
И СИНТЕЗА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭКЗОСКЕЛЕТА

Ю. В. Лоскутов, А. В. Капустин, К. С. Клюжев, А. И. Кудрявцев,
М. Ю. Лоскутов, А. М. Фадеев
Поволжский государственный технологический университет,
Российская Федерация, 424000, Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3
E-mail: loskutovyv@volgatech.net

АННОТАЦИЯ

Рассмотрена математическая модель ходьбы человека. Определены характеристики походки, необходимые для построения аналитической модели движения. Получены расчётные соотношения для определения координат ключевых точек ног в любой момент времени, выполнен кинематический анализ локомоций. Представлены результаты компьютерного моделирования процесса ходьбы. Расчётные соотношения и математическая модель могут быть полезны при проектировании и программировании режимов работы системы управления реабилитационного экзоскелета медицинского назначения.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

экзоскелет; локомоции человека; математическое моделирование; компьютерное моделирование; синтез и анализ механизмов

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ (pdf)

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена в рамках реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства «Создание высокотехнологичного производства многофункционального роботизированного экзоскелета медицинского назначения («РЭМ»)», шифр 2017-218-09-1807, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 9 апреля 2010 г. № 218.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Raytheon XOS 2 Exoskeleton, Second-Generation Robotics Suit, United States of America [Электронный ресурс]. URL: http://www.army-technology.com/projects/raytheon-xos-2-exoskeleton-us/ (дата обращения 10.07.2017).

2.NASA's Ironman-Like Exoskeleton Could Give Astronauts, Paraplegics Improved Mobility and Strength [Электронный ресурс]. URL: http://www.nasa.gov/offices/oct/home/feature_exoskeleton.html (дата обращения 10.07.2017).

3.Eksobionics [Электронный ресурс]. URL: http://eksobionics.com/ (дата обращения 10.07.2017)

4.Introducing the: ReWalk Personal 6.0 System: The sixth generation ReWalk Personal Exoskeleton [Электронный ресурс]. URL: http://rewalk.com (дата обращения 10.07.2017).

5.Walking Assisthttp://world.honda.com/Wal­king-Assist/ back [Электронный ресурс]. URL: http://world.honda.com/Walking-Assist/ (дата обращения 10.07.2017).

6.Panasonic Power Loader Light exoskeleton takes a load off your back [Электронный ресурс]. URL: http://newatlas.com/panasonic-power-loader-light-exoskeleton/25682/ (дата обращения 10.07.2017).

7.Cyberdyne [Электронный ресурс]. URL: http://www.cyberdyne.jp/english/index.html (дата обращения 10.07.2017)

8.France’s slender Hercule exoskeleton is no lightweight [Электронный ресурс]. URL: http://www.army-technology.com/features/feature­french-hercule-robotic-exoskeleton (дата обращения 10.07.2017).

9.Экзоатлет [Электронный ресурс]. URL: https://www.exoatlet.com/ru (дата обращения 10.07.2017).

10. Андрианов Ю. С., Кудрявцев И. А., Нехорошков П. А. Экзоскелет – технологии будущего // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2017. № 1 (33). С. 79-84.

11. Дубровский В. И., Федорова В. Н. Биомеханика. М.: ВЛАДОС, 2003. 388 с.

12. Капанджи А.И. Нижняя конечность: Функциональная анатомия / А.И. Капанджи; предисл. проф. Тьерри Жюде; [пер. с фр. Г. Абелевой, Е. Кишеневского]. М.: Изд-во «Э», 2017. 352 с.

13. Белецкий В.В. Двуногая ходьба: модельные задачи динамики и управления. М.: Наука, 1984. 288 с.

14. Экзоскелет - новые возможности абилитации и реабилитации (аналитический обзор) / А.А. Во­робьев, А.В. Петрухин, О.А. Засыпкина, П.С. Кривоножкина // Вопросы реконструктивной и пластической хирургии. 2015. Т. 18. № 2 (53). С. 51-62.

15. Бернштейн Н.А. Биомеханика и физиология движений / под. ред. В.П.Захарченко. М.: Изд-во «Институт практической психологии», Воронеж: НПО «МОДЭК», 1997. 608 с.

16. Витензон А.С., Петрушанская К.А. К фазовому анализу ходьбы и некоторых ритмических движений человека // Российский журнал биомеханики. 2005. Т. 9, № 1. С. 19-35

17. Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. М.: Физкультура и спорт, 1981. 143 с.

18. Апалеева А.М. Разработка алгоритма исследования кинематики движения человека // Вестник Амурского государственного университета. Серия: Естественные и экономические науки. 2012. № 59. С. 12-17.

19. Колесникова Г.П., Формальский А.М. Об одном способе моделирования походки человека // Инженерный журнал: наука и инновации. 2014. № 1 (25). С. 11. http://engjournal.ru/cata­log/eng/teormech/1181.html (дата обращения 10.07.2017).

20. Ефимов А.П. Информативность биомеханических параметров походки для оценки патологии нижних конечностей // Российский журнал биомеханики. 2012. Т. 16, № 1 (55). С. 80–88.

21. Особенности биомеханических параметров ходьбы у спортсменов различной специализации / В.И. Шевцов, В.А. Щуров, Т.И. Долганова и др. // Российский журнал биомеханики. 2007. Т. 11, № 2. С. 41–49.

Для цитирования: Лоскутов Ю. В., Капустин А. В., Клюжев К. С., Кудрявцев А. И., Лоскутов М. Ю., Фадеев А. М. Компьютерное моделирование регулярной ходьбы на основе кинематического анализа движений и синтеза алгоритмов управления экзоскелета // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2017. № 3 (35). С. 47-60. DOI: 10.15350/2306-2819.2017.3.47