Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,909

МЕХАНОТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ РЕАБИЛИТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА

Рукавицын А.Н. 1 Яковлев И.А. 1
1 ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет»
В статье рассмотрены вопросы исследования динамики механотерапевтического устройства для реабилитации больных с повреждениями опорно-двигательного аппарата, разрабатываемых на основе современных мехатронных технологий.
биоинженерия
механотерапия
реабилитация
динамические параметры
мехатронная система
1. Уварова, Н.П. Экзоскелеты: настоящее и будущее / Н.П. Уварова, И.А. Яковлев, А.Н. Рукавицын // Наука и инновации – 2012: Материалы VIII Международной научно-практической конференции, Т. 16 Биологические науки, «Nauka i studia», Прземисл, 2012. – С. 65-72
2. Яцун, С.Ф. Определение параметров приводов биоинженерных мехатронных модулей для экзоскелета нижних конечностей человека / С.Ф. Яцун, А.Н. Рукавицын // Известия ЮЗГУ, Серия: Техника и технологии, Ч.1 – № 2. Курск, 2012. – С. 196-200

Одной из важнейших социальных проблем, стоящих в настоящее время является реабилитация и социальная защита инвалидов. При этом целью реабилитации является восстановление социального статуса инвалида, достижение им материальной независимости и его социальная адаптация. Обеспечение техническими (биоинженерными) средствами реабилитации является частью реализации комплекса мероприятий по улучшению качества жизни инвалидов. Последние достижения биоинженерии, в области создания механотерапевтических устройств, позволяют значительно повысить качество жизни инвалидов и больных с нарушениями опорно-двигательного аппарата и проходящих реабилитацию, и позволяют им стать полноправными членами общества в равной степени со здоровыми людьми. Лечение методом механотерапии базируется на использовании основной биологической функции организма – движения. Данный метод заключается в строгом дозировании физических упражнений на фоне постановки правильного дыхания [1].

Современное реабилитационное механотерапевтическое устройство (экзоскелет) представляет собой систему со сложной конфигурацией (см. рис. 1), объединяя в себе различные механические и электронные компоненты, призванные обеспечивать максимально эффективный и безопасный процесс реабилитации пациентов [1]. Работа практически любого реабилитационного устройства сводится к механическому взаимодействию реабилитационного устройства с конечностью пациента.

rukav1.tif

Рис. 1. Устройство для реабилитации нижних конечностей человека

Для исследования динамического поведения реабилитационного устройства была составлена его расчётная схема (см. рис. 2), где само устройство было представлено в виде многозвенника A1A2A3, лежащего в координатной плоскости OXY, и состоящего из двух подвижных звеньев, центры масс которых находятся в точках O1 и O2 соответственно.

rukav2.tif

Рис. 2. Расчетная схема устройства для реабилитации нижних конечностей человека

Динамические уравнения движения системы были разработаны на основе уравнений Лагранжа 2-го рода [2] и имели следующий вид:

– уравнение для обобщенной координаты φ1:

ruk001.wmf (1)

– уравнение для обобщенной координаты φ2:

ruk002.wmf (2)

Здесь m1 и m2 – массы звеньев 1 и 2 соответственно; L1 и L2 –длины звеньев; FТ1 и FТ2 – силы тяжести; М1 и М2 – крутящие моменты электродвигателей приводов

На основе полученных выражений, было проведено исследование динамически рассматриваемой системы в среде Mathcad 2000. Вычисления проводились при постоянном 1 и переменных 2 значениях крутящего момента M1.

Результаты моделирования представлены на рис. 3.

При переменных значениях угла поворота φ2 динамические характеристики принимали вид, представленный на рис. 4.

rukav3.tif

Рис. 3. Временные зависимости перемещения S и скорости звена V центра масс звена 2

rukav4.tif

Рис. 4. Временные зависимости перемещения S и скорости звена V центра масс звена 2 при переменных значениях момента M2 и угла поворота φ2

Выводы

1. В исследуемом механотерапевтическом устройстве, движение каждого звена влияет на движение всех остальных.

2. Для установления параметров, определяющих рабочую область движения исполнительного органа устройства, а также форму траекторий движения, которые должна обеспечивать реабилитационная система, необходимо оптимизировать ее параметры и синтезировать алгоритмы работы и законов управления движением исполнительных звеньев.

Работа выполнена в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.


Библиографическая ссылка

Рукавицын А.Н., Яковлев И.А. МЕХАНОТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ РЕАБИЛИТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 9. – С. 108-110;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=33242 (дата обращения: 21.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074