ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА БИОНИЧЕСКОГО ПРОТЕЗА НИЖНЕЙ КОНЕЧНОСТИ 

Солодимова Галина Анатольевна, кандидат технических наук, доцент, кафедра информационно-измерительной техники и метрологии, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), solodimova@mail.ru
Спиркин Андрей Николаевич, магистрант, Пензенский государственный технологический университет (Россия, г. Пенза, пр. Байдукова/ ул. Гагарина, 1а/11), Rakahanga10160@yandex.ru

681.51:616-77

DOI

10.21685/2307-5538-2018-1-9

Актуальность и цели. Объектом исследования являются бионические протезы нижних конечностей, максимально приближенные по конструкции к ампутированной конечности, для управления которыми используются биоэлектрические сигналы, возникающие в мышечных клетках и считываемые с мышц культи. Предметом исследования являются методы и алгоритмы управления протезом нижней конечности. Целью работы является разработка информационно-измерительной системы для управления бионическими протезами нижних конечностей, позволяющей распознавать сигналы мышечной активности и адаптироваться под конкретного пациента.
Материалы и методы. Для решения поставленных задач в работе использовались методы структурного и функционального анализа, основных положений теории автоматического управления.
Результаты. Предложена структурная схема системы управления бионическим протезом, отличающаяся простотой настройки, повышенной надежностью, удобством использования.
Выводы. Использование предложенной системы в отечественных протезах позволит максимально заменить утраченную в результате ампутации конечность при значительно меньших по сравнению с зарубежными образцами затратах.

Ключевые слова

ампутация, бионический протез, электрод, электромиография, акселерометр, датчик угла поворота, беспроводное управление, радиотрансивер

 Скачать статью в формате PDF

1. Каталог продукции / разработчик и изготовитель Otto Bock Service Russia. – М., 2017. – URL: http://www.ottobock.ru/ (дата обращения 30.10.2017).
2. Витензон, А. С. От естественного к искусственному управлению локомоцией / А. С. Витензон, К. А. Петрушанская. – М., 2003. – 448 с.
3. Perry, J. Gait Analysis: Normal and Pathological Function / J. Perry. – New Jersey : Slack Incorporated, 1992. – Chapter 4. – P. 55–57.
4. Дубровский, В. И. Биомеханика : учебник / В. И. Дубровский, В. Н. Федорова. – М. : ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003. – 672 с.
5. Белецкий, В. В. Двуногая ходьба. Модельные задачи динамики и управления / В. В. Белецкий. – М. : Наука, 1982.
6. Формальский, А. М. Перемещение антропоморфных механизмов / А. М. Формальский. – М. : Наука, 1982. – 366 с.
7. Uustal, H. Essential Physical Medicine and Rehabilitation / H. Uustal, G. Cooper. – New Jersey : Humana Press, 2006.
8. Farry, K. A. Myoelectric teleoperation of a complex robotic hand / K. A. Farry // IEEE Transactions on Robotics and Automation. – 1996. – Vol. 12, № 5. – P. 775–788.
9. Kuo, A. D. Energetic consequences of walking like an inverted pendulum: Step-to-step transitions / A. D. Kuo, J. M. Donelan, А. Ruina // Exerc. Sport Sci. Rev. – 2005. – Vol. 33, № 2. – P. 88–97.
10. Au, S. K. Powered Ankle-Foot Prosthesis Improves Walking Metabolic Economy / S. K. Au, J. Webber, H. Herr // IEEE Trans. on Robotics. – 2009. – Vol. 25. – P. 55–66.