СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ЭКЗОСКЕЛЕТА НИЖНЕЙ КОНЕЧНОСТИ
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2023-129-6-289-299Ключевые слова:
экзоскелет нижних конечностей, анализ, регулируемый механизм, аппроксимационный синтез, квадратическое приближениеАннотация
В этой работе рассмотрено экзоскелеты нового поколения с оптимальной структурой с точки зрения минимизации энергетических затрат, упрощения и дешевизны управления за счёт функционального разделения двигателей и использования принципа гравитационной независимой подвески. На поддержание веса корпуса не затрачивается работа, в чём и заключается реализация принцип гравитационно независимой подвески. Разработано опорно-двигательный механизм экзоскелета на основе замкнутых кинематических цепей позволяет повысить жёсткость, грузоподъёмность и удельную мощность конструкции. Также рассмотрена задача оптимального синтеза механизма экзоскелета нижних конечностей, точка прорисовки которого образует семейство горизонтальных линий. Предложено аналитическое решение аппроксимационной задачи квадратического приближения, позволяющее значительно уменьшить размерность численной оптимизации. Предложены две кинематические схемы экзоскелета, соответствующие двум локальным минимумам задачи.
Библиографические ссылки
[1] T. Mikolajczyk, E. Miko lajewska, H. F. Al-Shuka, T. Malinowski, A. K lodowski, D. Y. Pimenov, T. Paczkowski, F. Hu, K. Giasin, D. Miko lajewski, et al., Recent advances in bipedal walking robots: Review of gait, drive, sensors and control systems, Sensors 22 (12) (2022) 4440.
[2] D. Shi, W. Zhang, W. Zhang, X. Ding, A review on lower limb rehabilitation exoskeleton robots, Chinese Journal of Mechanical Engineering 32 (1) (2019) 1–11.
[3] I. Tijjani, S. Kumar, M. Boukheddimi, A survey on design and control of lower extremity exoskeletons for bipedal walking, Applied Sciences 12 (5) (2022) 2395.
[4] M. d. C. Sanchez-Villama˜nan, J. Gonzalez-Vargas, D. Torricelli, J. C. Moreno, J. L. Pons, Compliant lower limb exoskeletons: a comprehensive review on mechanical design principles, Journal of neuroengineering and rehabilitation 16 (1) (2019) 1–16.
[5] C. Copilusi, S. Dumitru, I. Geonea, L. G. Ciurezu, N. Dumitru, Design approaches of an exoskeleton for human neuromotor rehabilitation, Applied Sciences 12 (8) (2022) 3952.
[6] Shen, Z., Tan, T., Allison, G., Cui, L., A customized one-degree-of-freedom linkage based leg exoskeleton for continuous passive motion rehabilitation, in: Advances in Italian Mechanism Science: Proceedings of the Second International Conference of IFToMM Italy, Springer, 2019, pp. 518–526.
[7] Shen, Z., Allison, G., Cui, L. (2018): An integrated type and dimensional synthesis method to design one degree-of-freedom planar linkages with only revolute joints for exoskeletons. J. Mech. Des. 140(9), 2018.
[8] D. Tarnita, I. Geonea, A. Petcu, D. Tarnita, Numerical simulations and experimental human gait analysis using wearable sensors, in: New Trends in Medical and Service Robots: Design, Analysis and Control 5, Springer, 2018, pp. 289–304.
[9] Geonea, I.D., Tarnita, D., Pisla, D., Carbone, G., Dynamic Analysis of a Spherical Parallel Robot Used for Brachial Monoparesis Rehabilitation. Applied Sciences, 2021, 11, 11849. https://doi.org/10.3390/app112411849
[10] Plecnik, M.M., McCarthy, J.M. Design of Stephenson linkages that guide a point along a specified trajectory. Mechanism and Machine Theory 96 (2016) 38–51
[11] Plecnik, M.M., McCarthy, J.M. Dimensional synthesis of six-bar linkage as a constrained rpr chain. Mechanisms and Machine Science, Vol.7, 273-280, 2013.
[12] Al-Araidah, O., Batayneh, W., Darabseh, T., BaniHani, S. M., Conceptual Design of a Single DOF Human-Like Eight-Bar Leg Mechanism. Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering, Volume 5, Number 4, Aug. 2011, Pages 285-289
[13] Batayneh, W., Al-Araidah, O., and Malkawi, S., Biomimetic design of a single dof stephen-son III leg mechanism. Mechanical Engineering Research, 3(2), p.43-50, July 2013.
[14] Brown, B. C., Design of a single-degree-of-freedom biped walking mechanism. Under-graduate Honors Thesis, The Ohio State University, 2006.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Саят Ибраев, Арман Ибраева, Нурбиби Иманбаева, Аяулым Рахматулина, Айжан Сакенова
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
