Приведено описание математических моделей движения нижних конечностей человека и представлена конструкция экспериментального прототипа, имити-рующего плоское движение механической системы пятка-таз и предназначен-ного для использования в процессах восстановления моторики. Рассмотрены особенности постановки экспериментов и обработки сигналов, полученных с помощью данного прототипа.Ключевые слова : движение, таз, нижние конечности, ускорение, обработка сигналов, дифференциальные уравнения Введение. Механизмы, имитирующие движения человека [1], могут состоять из разного количества звеньев. Такие механизмы позволяют имитировать как движение нижних конеч-ностей в целом (полная симуляция), так и отдельных их частей (частичная симуляция). В простых механизмах для имитации движений ног и таза используются стандартные стерж-ни и пластины, для имитации мышц -пружины и демпфирующие материалы, для имитации суставов -подшипники, шарниры, тяги и т.д.Сложность конструкции механизма и применимой к нему математической модели зави-сит от задач исследования [2,3].Математические модели. По сложности математические модели движения нижних конечностей человека могут быть разделены на три основные группы [4].1. Модели механизмов, описывающие движение человека очень упрощенно, основанные на принципе действия обратного маятника и использующие в конструкции механизмов до двух пружин или демпфирующих элементов [5][6][7]. Так, метод контроля колебаний таза, представлен-ный в работе [8], предназначен для накопления и передачи энергии посредством использования пружин, имитирующих ноги человека. Здесь предусмотрено управление углом сгибания ноги с помощью усилия пружин. Движения таза смоделированы как плоские перемещения.2. Модели многозвенных механизмов, позволяющие описывать движения нижних ко-нечностей человека и отдельных их частей (пятка, стопа, голень, колено, бедро, тазобедрен-ный сустав и т.д.) с достаточно большой точностью [2]. Действие одного из таких механиз-мов во фронтальной плоскости описано в работе [9]. Механизм имеет 16 степеней свободы и представляет собой робота-гуманоида WABIAN-2LL. Другой многозвенный механизм, пред-ставленный в работе [10], состоит из 11 звеньев стержневого типа. Движение звеньев в сагит-тальной (боковой) области описано с помощью уравнений Лагранжа второго рода.3. Модели, полученные экспериментальным путем. Эти модели, получаемые с помощью измерительных систем различного типа, описывают движение нижних конечностей человека во время ходьбы. Такие математические модели наиболее приближены к реальным движени-ям человека, однако используемое измерительное оборудование, как правило, имеет высокую стоимость, что делает получение экспериментальных моделей не всегда целесообразным.К измерительным системам, применяемым для определения экспериментальных пара-метров человеческой походки, можно отнести оптические системы [11][12][13]; отдельные виды
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.