Сотрудники молодёжной лаборатории медицинских VR тренажёрных систем Тамбовского государственного технического университета провели исследование по верификации движений активного экзоскелета для нижних конечностей. Итоги работы опубликованы в международном журнале Robotics (MDPI).
Зачем нужна дополнительная проверка экзоскелетов
При создании реабилитационных экзоскелетов одной лишь соответствующей теоретической конструкции недостаточно — во время движения элементы механизма могут касаться друг друга, а углы сочленений легко выйти за пределы безопасной биомеханики человека. Это делает необходимым тщательное тестирование возможных конфигураций ещё на этапе проектирования.
Гибридный цифровой подход
Учёные ТГТУ предложили комбинированную методику: ей положены в основу кинематическая математическая модель, цифровой алгоритм обнаружения внутренних самостолкновений и экспериментальные данные о реальной человеческой ходьбе. Такое сочетание позволяет просчитывать множество вариантов движений и автоматически отсеивать небезопасные положения.
Основные результаты моделирования
Комплексное моделирование показало, что предложенный метод существенно сужает рабочее пространство механизма:
— Из 54 481 рассчитанных изначально конфигураций механизма после фильтрации внутренних самостолкновений осталось 21 450, что составляет 39,37% от исходного набора.
— При введении строгих анатомических ограничений итоговое безопасное рабочее пространство сократилось до 4 080 конфигураций — всего 7,49% от первоначального диапазона.
Практическая значимость для разработки и клиники
Новый цифровой подход даёт возможность заранее выявить критические положения деталей и адаптировать алгоритмы управления до сборки опытных образцов и проведения испытаний с пациентами. Перенос части тестирования в виртуальную среду ускоряет разработку, уменьшает затраты и повышает безопасность применения роботизированных систем в клинической практике.
Фото: пресс-служба ТГТУ
Полный текст статьи доступен по ссылке: Источник
