Организация ходьбы экзоскелета нижних конечностей при помощи управления опорной стопы

Введение. Развитие робототехники во многих передовых странах подняло на высокий уровень различные отрасли промышленности. Спрос на роботов увеличивает долю их использования в производственных задачах, в основном в автомобильной и электронной промышленности. Передовая робототехника может повысить производительность во многих отраслях на 30%, при этом сократив затраты на рабочую силу. Положительное влияние на использование роботов оказывает автоматизация технологических процессов производства электроники. Роботы применяются в строительстве, логистике, нефтегазовой, аэрокосмической промышленности, производстве промышленного оборудования, добычу полезных ископаемых, здравоохранение и др. Авторы рассматривают роботы с точки зрения применения их в медицине для реабилитации больных опорно-двигательного направления. В данной статье приводятся механизмы управления стопами и центром масс робота-человека.

Материалы и методы. Авторы выбрали самый простой алгоритм поиска закона управления движением робота-человека. Движение робота представили, как обратный маятник. Используя большую кинематическую избыточность шагающих роботов, разработали способ управления роботом таким образом, чтобы максимально приблизить динамику его движения к обратному маятнику. При этом рассмотрена задача определения обобщенных координат, при которых обеспечивается заданное положение и ориентация переносимой стопы и заданное положение проекции центра масс (ЦМ) робота на опорную поверхность.

Результаты исследования. Авторами была разработана цифровизированная автоматическая схема управления движением стоп и центра масс экзоскелета-человека, которая во многом снизит нагрузку на больного человека.

Обсуждение и заключение. При обсуждении результатов, сопоставлении данных таблиц, полученных в ходе расчета, был сделан вывод, что разработанная авторами схема управления движением ног экзоскелета-человека наиболее эффективна при проектировании автоматической схемы управления движением ног и центра масс экзоскелета-человека с использованием цифровых технологий, что в значительной степени снизит нагрузку на больного человека.