The 9 reference contexts in paper E. Lavrovsky K., E. Pismennaya V., P. Komarov A., Е. Письменная В., П. Комаров А., Э. Лавровский К. (2016) “Проблемы построения системы управления ходьбой экзоскелетона нижних конечностей с помощью гидроцилиндров // Creation Problems of Control System of the Lower Limbs Exoskeleton with Hydraulic Cylinders” / spz:neicon:technomag:y:2015:i:7:p:96-114

  1. Start
    4243
    Prefix
    Положение «тела» экзоскелетона описывается одноименными координатами ( , , ,1122,,,)xy    , причем всюду далее считается, что эти координаты относятся именно к экзоскелетону. Пусть человек-оператор, используя мышечные усилия, движется строго в режиме комфортабельной ходьбы
    Exact
    [1]
    Suffix
    x,11,/ ,/ 2;0ppVtyh VL TLxy    (1) где V– скорость его перемещения, T– период одного шага, L – его длина, h – высота перемещения точки таза над горизонтальной поверхностью перемещения (все эти величины постоянны), причем перемещение его переносной ноги подчиняется закону **22 x22cos(),sin (),/ppLtytT   (2) где  – некоторая константа, задающая высоту
    (check this in PDF content)

  2. Start
    4698
    Prefix
    , T– период одного шага, L – его длина, h – высота перемещения точки таза над горизонтальной поверхностью перемещения (все эти величины постоянны), причем перемещение его переносной ноги подчиняется закону **22 x22cos(),sin (),/ppLtytT   (2) где  – некоторая константа, задающая высоту траектории переносимой ноги (обычно 20.02 м) и, наконец, угол корпуса  
    Exact
    [1]
    Suffix
    изменяется по периодическому закону * *21 ( ),, 22 r rrr MLKgch TMxL tch tsh t Ksh TKJ K h        (3) Здесь ,,rM K J– масс-инерционные характеристики человеческого тела, смысл которых будет пояснен ниже, g – ускорение силы тяжести.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    5331
    Prefix
    Экзоскелетон только отчасти повторяет такое («желаемое») движение, причем на его истинное движение влияют силы, развиваемые пружинками в точках контакта, а также управляющие моменты, сосредоточенные в коленных шарнирах. Рис. 1. Схема экзоскелетона в движении Используя метод Лагранжа, можем получить в общем случае следующую систему
    Exact
    [1]
    Suffix
    , описывающую движение экзоскелетона, структурные уравнения которой имеют вид 2 B z z( )( )sin,zD z zAgzQ (4) где 1122, , , , ,,zx y     – вектор пространства переменных, а ()Bz,()Dz,A – некоторые матрицы.
    (check this in PDF content)

  4. Start
    5609
    Prefix
    Схема экзоскелетона в движении Используя метод Лагранжа, можем получить в общем случае следующую систему [1], описывающую движение экзоскелетона, структурные уравнения которой имеют вид 2 B z z( )( )sin,zD z zAgzQ (4) где 1122, , , , ,,zx y     – вектор пространства переменных, а ()Bz,()Dz,A – некоторые матрицы. Полный вид этих уравнений приведен, например, в
    Exact
    [2]
    Suffix
    . Здесь обозначено ,1122,,,,, T QzxyQ Q Q Q Q QQ , где ZXX Y Z1p x y1p x y  1 1 x2x1pp y2p y1p M12 M11 M13 M23 M22 2a 2b 2b 2a 2 2 M21   12 12 2 3 1 23 21 ,0 ,0 , 2cossin,1, 2 2cossin,1, 2 i i xxxx yyyy i i iiixiiyii iixiiyiii QRQR QRQR QMQ QMMa RRQi QMb RRMQi                          (5) 2*22,4,2,
    (check this in PDF content)

  5. Start
    6978
    Prefix
    пригодны для описания движения как в одноопорной (с мгновенной двуопорной фазой), так и с протяженной двуопорной фазой, а также в режимес протяженной двуопорной фазой, где сочетаются обе фазы.Под номером один понимаетсяпередняя опорная, под номером два – задняя,переносимая нога. Стопы человека и экзоскелетона считаются невесомыми. Заметим, что (в отличие от
    Exact
    [1, 2, 3]
    Suffix
    ) данная динамическая система содержит в правых частях формул (5) функцииQ  , которые отражают воздействие пружин (лямок) в точках контакта с телом человека. Они играют важную роль в управлении движением экзоскелетона.
    (check this in PDF content)

  6. Start
    8798
    Prefix
    При численных экспериментах было принято, что rop60 см (высота точки No 1 от таза), rog20 см (высота точки No 2 от таза), 4635llсм (расстояние точек No 4 и 6 от таза), 5730llсм (расстояние точек No 5 и 7 от коленного сустава). Масс-инерционные характеристики тела человека брались для нижних конечностей согласно
    Exact
    [4]
    Suffix
    – они приводятся в Приложении. Веса рамы, обоих бедер и голеней аппарата принимались равными каждый 5 кг при 11 2 3 4 75 6 8 равномерном распределении массы. В случае управления движением экзоскелетона при помощи гидроцилидров веса каждого из бедер и голеней увеличивались еще на 2.5 кг.
    (check this in PDF content)

  7. Start
    16210
    Prefix
    Заметим, что при увеличении коэффициентов демпфирования больше 0.2 1 []c  качество процесса заметно ухудшается и процесс теряет устойчивость. То же самое наблюдается и при уменьшении этих коэффициентов от значения 0.1
    Exact
    [1]
    Suffix
    .c Иными словами, можно подобрать некоторый диапазон коэффициентов демпфирования, при котором получаются приемлемые переходные процессы. Отдельно отметим энергетические затраты человека–оператора при реализации движения с помощью идеальных коленных двигателей.
    (check this in PDF content)

  8. Start
    16738
    Prefix
    В случае нагрузки в 50 кг эти затраты составляют 118 Дж для вариантов, представленных на рисунках 7-10. В случае нагрузки в 100 кг эта же величина составляет 132 Дж. Биомеханический функционал затрат энергии человеком-оператором определялся формулой
    Exact
    [1]
    Suffix
    0 T ii i Wmomdt (10) где i–межзвенные углы человека в суставах, а imom – развиваемые им межзвенные моменты сил. 4. Построение законов управления и результаты численных исследований в задаче управления гидроцилиндрами в коленных шарнирах Одной из возможных реализаций активного движения экзоскелетона является использование гидравлического привода.
    (check this in PDF content)

  9. Start
    26481
    Prefix
    02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 Время, с S1 S2 -0.0600.10.20.30.40.50.60.7 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 Время, с S2 S1 Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований, грант No 12-01-00800-а. Приложение При численном исследовании задачи в качестве модели тела человека была рассмотрена следующая среднестатистическая
    Exact
    [4]
    Suffix
    : рост1.747метра, вес 73.4 кг; длины бедер, голеней и корпуса соответственно равны 0.514, 0.402 и 0.741 метра; их веса соответственно 9, 2.9и 47.6 кг (вес стоп – каждая по 1 кг, высота голеностопного сустава надповерхностью 9 см); 0.245aи 0.161bметра.
    (check this in PDF content)