ОПТИМАЛЬНЫЙ СИНТЕЗ СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ РОБОТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ МЕХАНОТЕРАПИИ НА БАЗЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Аннотация

Анализ состояния исследований показал, что в настоящее время восстановительная ме- ханотерапия широко применяется для реабилитации больных с функциональными нарушениями опорно-двигательной системы, вызванными последствиями сосудистых заболеваний, наруше- ний нейрорегуляции двигательной активности, травм и патологии опорно-двигательного аппа- рата. В восстановительной механотерапии чаще всего использую роботы последовательной структуры, которые обладают необходимой рабочей областью, но при этом имеют низкую грузоподъёмность, в результате чего приходится масштабировать систему. Отличным реше- нием для реализации механотерапии на основе робототехнических средств являются роботы параллельной структуры. В статье представлены структура и модель в двух вариантах испол- нения: одномодульный роботизированный комплекс (РТК) для реабилитации одной конечности и двухмодульный роботизированный комплекс для реабилитации обеих конечностей. Каждый модуль включает активный 3-PRRR манипулятор для перемещения стопы пациента и пассив- ный ортез на базе RRR механизма для поддержки нижней конечности. На основе клинических аспектов в области реабилитации сформулированы требования к разрабатываемому РТК для реабилитации нижних конечностей с учетом антропометрических данных пациентов. Разра- ботана математическая модель, описывающая зависимость положений звеньев активных и пассивных механизмов двух модулей от углов в шарнирах пассивного ортеза с учётом вариан- тов креплений кинематических цепей активных манипуляторов к подвижным платформам и их конфигураций. Разработан метод параметрического синтеза гибридной робототехнической системы модульной структуры с учётом сформированных уровней параметрических ограниче- ний в зависимости от эргономичности и технологичности конструкции на основе критерия в виде свёртки, включающей два компонента, один из которых основан на минимизации недос- тижимых точек траектории с учётом особенностей антропометрических данных, а другой на компактности конструкции. Разработан цифровой двойник РТК и подвесной предохрани- тельный механизм в составе РТК с использованием средств CAD/CAE системы NX. Проекти- рование пассивного RRR механизма выполнено путем реверсивного инжиниринга с использова- нием 3D сканирования. Представлены результаты математического моделирования, а также результаты анализа.