Статья

Название статьи ОБУЧЕНИЕ РОБОТА ПОКАЗОМ ДВИЖЕНИЯ С УЧЕТОМ ДЕФОРМИРОВАНИЯ СРЕДЫ
Автор В.Ф. Головин, А.Г. Лесков, М.В. Архипов, М.Ю. Рачков, С.Д. Леготин
Рубрика РАЗДЕЛ VI. МЕДИЦИНСКАЯ РОБОТОТЕХНИКА
Месяц, год 10, 2015
Индекс УДК 681.532.62
DOI
Аннотация Рассматривается метод обучения показом необходимого движения с деформирова- нием мягких тканей инструментами робота для выполнения приёмов восстановительной медицины. Этот метод является наиболее естественным для ввода в робот данных о необходимых движениях и усилиях. С позиций постановки задачи управления обсуждаются методы управления, учитывающие информацию об усилиях взаимодействия инструмента робота со средой – позиционного, импедансного, позиционно-силового, податливого управления. Для обучения путём показа необходимых движений с деформированием мягких тканей разработаны новые алгоритмы податливого управления и биомехатронные модули. Частным случаем обучения показом является метод обучения “силовых” точек, содержащих информацию о заданных усилиях деформирования мягких тканей. После определения обученных “силовых” точек программа робота выполняет интерполяцию для получения непрерывной траектории. Недостатком метода является программное задание усилия. Рассматривается общий пространственный случай обучения показом с деформированием мягких тканей и приводится схема размещения датчиков усилия по отношению к рукоятке, задающей необходимые усилия и движения. Этот метод показа не требует от врача программного задания необходимых усилий для деформирования мягких тканей. Для роботов, содержащих датчики моментов в суставах или имеющих возможность измерения моментов в суставах путём измерения токов электродвигателей, приводятся схемы обучения показом. Разделяя сеанс выполнения массажной механотерапии на две фазы – обучения необходимым движениям и усилиям и воспроизведения обученной траектории, разработанный метод позволяет автоматизировать деятельность врача при выполнении приёмов восстановительной медицины, необходимой для повышения работоспособности населения.

Скачать в PDF

Ключевые слова Манипуляционные роботы; многокомпонентный силовой датчик; восстановительная медицина; массаж; обучение; показ; деформирование; мягкие ткани; податливое управление.
Библиографический список 1. Головин В.Ф., Саморуков А.Е. Способ массажа и устройство для его осуществления. Патент РФ № 2145833 от 08.05.1998.
2. Головин В.Ф., Разумов А.Н., Подураев Ю.В. Мехатронный подход при проектировании медицинской техники // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2005. – № 7.
3. Головин В.Ф., Рачков М.Ю., Архипов М.В., Журавлев В.В. Автоматический массажный манипулятор. Патент РФ на полезную модель РФ № 109407, 17.05.2011.
4. Головин В.Ф., Архипов М.В., Журавлёв В.В. Эргатические и биотехнические системы управления в медицинской робототехнике // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2011. – № 5. – С. 54-56.
5. Головин В.Ф., Рачков М.Ю., Архипов М.В. Журавлев В.В. Автоматическая массажная система. Патент на полезную модель РФ № 116042 от 05.10.2011.
6. Головин В.Ф., Архипов М.В., Журавлёв В.В. Робототехника в восстановительной медицине. Роботы для механотерапии. LAPLAMBERT Academic Publishing, GmbH&Co. KG, 2012. – 280 p.
7. Головин В.Ф., Саморуков А.Е., Архипов М.В., Журавлев В.В. Обзор состояния робототехники в восстановительной медицине // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2011. – № 8. – С. 42-50.
8. Гориневский Д.Н., Формальский А.М., Шнейдер А.Ю. Управление манипуляционными системами на основе информации об усилиях. – М.: Физматлит, 1994. – 368 с.
9. Еремушкин М.А. Мануальные методы исследования в комплексе реабилитационных мероприятий при патологии опорно-двигательного аппарата: дис. … д-ра мед. наук. – М., 2006.
10. Кулешов В.С, Лакота Н.А. Дистанционно управляемые роботы и манипуляторы. – М.: Машиностроение, 1986. – 328 c.
11. Кулаков Ф.М., Чернакова С.Э. Информационная технология обучения роботов показом движений // Мехатроника, автоматизация, управдение. – 2008. – № 7. – С. 23-28.
12. Медведев В.С., Лесков А.Г., Ющенко А.С. Системы управления манипуляционных роботов. – М.: Наука, 1978. – 416 с.
13. Golovin V.F. Robot for massage // Proceedings of JARP 2nd Workshop on Medical Robotics Heidelberg, Germany. – 1997.
14. Golovin V., Zhuravlev V., Arkhipov M. Robotics in Restorative Medicine. LAP LAMBERT Academic Publishing, GmbH & Co. KG, 2012. – 270 p.
15. Golovin V., Zhuravlev V., Arkhipov M. Position/force control of medical robot interacting with dynamic biological soft tissue // Advances on Theory and Practice of Robots and Manipulators, Proceedings of Romansy 2014 XX CISM-IFToMM Symposium on Theory and Practice of Robots and Manipulators. – Springer, 2014. – P. 303-310.
16. Golovin V., Arkhipov M., Legotin S., Kocherevskaya L. Еxpansion of ergonomics function in medical robotics // New Trends in Medical and Service Robots, Proceedings of Third International Workshop on Medical and Service Robots. – Springer, 2015. – P.207-218.
17. Petrović, P., Nikola Lukić and Ivan Danliov. Generalized Backdrive and Compliant Motion Control of Multi Joint Robot Arm in Medical Physical Interaction with Humans. – Springer International Publishing, 2013.
18. Tavakoli M., Patel R.V., Moallem M., Aziminejad A. Haptics for teleoperated surgical robotic systems. Monograph series in the World scientific publishing under the title «New frontiers in robotics». – Singapore: World Scientific Publishing Company, 2003. – 290 p.
19. Vukobratovic M. How to control interacting with dynamic environment // Journal of Intelligent and Robotic System. – 1997. – № 19. – P. 119-152.
20. Vukobratovic M., Surdilovic D., Ecalo Y., Katic D. Dynamics and robust control of robot – environment interaction. Monograph series in the World scientific publishing under the title «New frontiers in robotics», World Scientific Publishing Company, 2009. – 660 p.

Comments are closed.