X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

В настоящее время часто из-за серьезных травм, неудачно сделанных операций, пе­ренесенного инсульта многие люди обречены на инвалидность и вынуждены остаток жизни провести в инвалидном кресле. Задачи социаль­ной адаптации этих людей и созда­ния для них максимально комфортных условий проживания являются актуальными для любого государства. Успешное решение этих задач немыслимо без разработок новых ме­дицин­ских и технических средств с использованием последних достижений научно-тех­нического прогресса. Разрабатываемые технические средства реа­билитации людей с огра­ниченными физическими возможностями должны быть направлены на максимально воз­можную мобилизацию резервных сил организма, адаптацию к новым условиям существо­вания и на скорейшее вос­становление социального статуса [1,2].

В медицине используется такой термин: «вертикализация больного» [3]. Вертикаль­ное положение тела и ходьба - это важные условия для обеспечения правильности функ­ционирования внутренних органов больного, они позво­ляют нормализовать артериальное давление, подвижность суставов, обеспе­чить вентиляцию легких и т.п. Человек, который всю свою жизнь сидит в ин­валидном кресле, с помощью роботизированных механотера­певтических устройств сможет самостоятельно вставать и садится, ходить по дому, по улице, по лестницам без посторонней помощи.

На кафедре «Информационно-измерительная техника и метрология» Пензенского государственного университета ведутся работы по созданию роботизированного про­теза нижних конечностей, предназначенного для людей с ограниченными физическими воз­можностями. Структурная схема разрабатываемого устрой­ства приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема роботизированного протеза нижних конечностей

Устройство содержит три блока – блок управления (БУ), в состав которого входят центральное процессорное устройство (ЦПУ), радиотрансивер (РТ1), источник питания (ИП1). Блок БУ управляет двумя роботизированными конструкциями - протезами, при­крепляемыми соответ­ственно к левой (ЛН) и правой (ПН) ноге. В состав эти конструкций входят радиотрансиверы РТ2 и РТ3, контроллеры КС1 и КС2 ступни, а также контрол­леры КК1 и КК2 колен. Контроллеры служат для управления пневмати­ческими приводами соответственно ступни (ППС1) и колена (ППК1) левой и приводами ступни (ППС2) и ко­лена (ППК2) правой ноги. Приводы исполь­зуются для управления рычагами и шарнирами соответственно левой (РШ1) и правой (РШ2) ноги. В протезах размещаются источники питания ИП2 и ИП3. В ЦПУ записаны программы управления движения протезами ног, учи­тывающие различ­ные способы движения – ходьба по ровной местности, спуск или подъем по лестнице. Че­ловек выбирает необходимую программу передвижения с помощью пульта управления, который может быть выполнен в виде портативного устройства, располагаемого на руке человека. Поступившая задача передается с помощью радио­трансивера РТ1 в протезы левой ЛН и правой ПН ноги. На протезах ног происходит прием сигнала с помощью РТ2 и РТ3, затем сигнал поступает на контроллер колена КС1, КС2 и ступни КК1, КК2, на которых поступивший сигнал обрабатывается и подается нужная комбинация для совершения дей­ствий пневмоприводами колен ППС1, ППС2 и ступней ППК1, ППК2, кото­рые приводят в движение рычаги и шарниры РШ1 и РШ2, в результате в каждой ноге протеза выполняется определенная последовательность опера­ций – подня­тие ноги, ее сгибание и выпрямление.

Для длительных прогулок предполагается использование рюкзака с мощными аккумуляторами и устройств заряда источников питания протеза, в котором располагается также и блок управления, выполненный в виде приборного модуля. В качестве источников питания ИП2 и ИП3 могут использоваться небольшие аккумуляторные батареи, размещенные в конструкциях соответственно левой и правой ноги. Внешний вид разрабатываемого устройства приведен на рисунке 2.

Предлагаемый комплекс позволит инвалидам, кото­рые раньше были прикованы к постели, самостоя­тельно вставать на ноги. При этом человек может не только перемещаться по своей квар­тире, но и вести активный образ жизни (ходить на прогулки, посещать рестораны, театры, вы­ставки, учиться и даже ходить на свидания).

Рисунок 2 – Внешний вид разрабатываемого комплекса

Список используемых источников

1. Алисейчик, А.П. Биомехатронный исследовательский комплекс для двигательной нейрореабилитации // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2014. – № 12. – С. 53–58.

2. Рубенович, Е.М. Антропоморфный механизм с управляемыми стопами при импульсных воздействиях / A.M. Формальский // Исследование робототехнических систем. – 2014. – № 8 – 181 с.

3. Гришин, А.А., Биомехатроника и лечебно-исследовательские тренажеры. Концептуальные и медико-биологические основы / Ю.П. Герасименко, Т.Р. Мошонкина, В.Е. Павловский, А.К. Платонов, Н.С. Сербенюк // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2012. – № 12. – С. 37–45.

Код для цитирования: Скопировать