МОДЕЛЮВАННЯ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ТРАНСФЕМОРАЛЬНОГО ПРОТЕЗУ НИЖНЬОЇ КІНЦІВКИ ЛЮДИНИ

Анотація

Сучасні світові виклики, які виникли внаслідок проведення військових дій, пов’язані з наявністю важких поранень, зокрема втрати нормального функціонування кінцівок, потребують застосування автоматизованих технічних устроїв та систем, котрі допомагають пацієнтові відновити можливість руху. Окрім того, важкі захворювання інфекційного типу, що супроводжують існуючі умови життєдіяльності людини, деякі типи поранень та загальні обставини існування людини в умовах війни, призводять до важких психологічних навантажень, що призводять до розладів нервової системи з втратою нормального руху. 

Окрему досить складну задачу являє створення протезів нижніх кінцівок високого рівня ампутації (трансфеморальних). В цьому випадку критично важливою є наявність системи керування для симуляції рухів, які могли б бути виконані природним чином. Це включає динамічне налаштування на основі даних про навантаження, положення, швидкості та інших фізіологічних показниках.

Моделювання системи контролю автоматизованого трансфеморального протезу нижньої кінцівки є вкрай важливою сучасною проблемою, що фактично може бути виконаною на основі поєднання задач біомеханіки, робототехніки, медицини та інженерії, тобто фактично утворення автоматизованої мехатронної системи. Важливо визначити особливості створення сучасних трансфеморальних протезів, оптимізацію параметрів системи керування, потрібних для ефективного функціонування цих пристроїв.

В роботі проведено аналіз методів забезпечення роботи автоматизованого трансфеморального протезу з метою оптимізації основних характеристик системи контролю. Отже, розглянуто деякі найбільш важливі параметри системи, які призначені для забезпечення покращення надійності та довговічності протезів, підвищення рівня комфортності щоденного використання, використання легких та міцних матеріалів, покращення взаємодії між протезом та користувачем. Таким чином, проведені дослідження ресурсу міцності протезу призначені для оптимізації його ваги за критеріями мінімізації. На підставі проведених досліджень аналізу розподілу навантажень у протезованій трансфеморальній частині нижньої кінцівки, запропоновано параметри мінімізації маси деталі протезу зі збереженням її міцності, наведено результати дослідження каркасів.

Наведені результати моделювання оптимізації автоматизованої системи керування трансфеморальними протезами з врахуванням дефектів ходи за допомогою методу рою частинок з метою вибору параметрів, які покращують роботу таких протезів з огляду на конструктивні та психологічні аспекти їх застосування.