Санкт-Петербург

 
Тихоненко Дмитрий Сергеевич 
Год рождения: 1995 
Университет ИТМО, факультет систем управления и робототехники, 
кафедра систем управления и информатики, 
студент группы № P4141 
Направление подготовки: 27.04.04 – Управление в технических 
системах 
e-mail: [e-mail] 
 
Мелешко Нина Владимировна 
Год рождения: 1995 
Университет ИТМО, факультет систем управления и робототехники, 
кафедра систем управления и информатики, 
студент группы № P4140 
Направление подготовки: 27.04.04 – Управление в технических 
системах 
e-mail: [e-mail] 
УДК 681.58 
РАЗРАБОТКА ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЛЮДЕЙ, 
СТРАДАЮЩИХ ИДИОПАТИЧЕСКИМ ДРОЖАНИЕМ РУК, БОЛЕЗНЬЮ 
ПАРКИНСОНА ИЛИ ДРУГИМИ ПОХОЖИМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ 
Тихоненко Д.С., Мелешко Н.В. 
Научный руководитель – к.т.н., доцент Чежин М.С. 
В работе рассмотрены методы проектирования устройства для компенсации тремора рук. 
Предложены подходы к моделированию специального стабилизирующего элемента способного к 
работе на частоте тремора. Представлены результаты моделирования упрощенной модели устройства 
для различной частоты возмущающего воздействия. 
Ключевые слова: тремор рук, болезнь Паркинсона, умная ложка, компенсация тремора рук. 
У каждого здорового человека имеется так называемый физиологический тремор, 
выраженный в той или иной степени, хотя у большинства людей он настолько слаб, что его 
трудно заметить. Главным симптомом тремора рук являются мышечные колебательные 
сокращения непроизвольного характера. Они могут наблюдаться как у лиц с нарушениями 
двигательной системы, так и среди здоровых людей. При утомлении, сильных 
эмоциональных нагрузках, а также при патологии нервной системы тремор существенно 
усиливается. Кроме того, очень часто проявляется эссенциальный тремор, который является 
патологией нервной системы. В некоторых случаях тремор может привести к социальной 
изоляции, так как мешает нормальным повседневным действиям, таким как письмо или 
питание. Причина возникновения тремора неизвестна. Однако он часто передается по 
наследству, его часто называют семейный тремор. У детей родителей с тремором есть 50% 
шанс унаследовать состояние. В случаях, когда в семейной истории тремора нет, могут 
играть определенную роль другие факторы, такие как токсины, хотя это только 
предположение [1–3]. 
На данный момент медицина не может полностью излечить данное заболевание. 
Многие фармакологические и хирургические решения, а также большинство 
технических решений непрактичны из-за повышенного риска побочных эффектов. С 
каждым годом растет число устройств, которые направлены на улучшение качества 
жизни. Сейчас существуют технические методы борьбы с тремором рук. Они 
развиваются в трех основных направлениях: изоляция, физическое подавление, 

---

Альманах научных работ молодых ученых 
XLVII научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО. Том 1 
231 
активная компенсация. Сравнение этих технических решений между собой показывает, 
что устройства, основанные на технологии активной компенсации тремора, превосходят 
другие методы по многим параметрам, небольшие размеры устройств, довольно низкая 
стоимость (по сравнению с другими направлениями), простота в использовании и 
высокий уровень комфорта – главные достоинства этого способа. Метод активной 
компенсации является очень перспективным направлением. При таком подходе тремор 
никуда не исчезает, но все его действия компенсируются через устройство, которое 
взаимодействует с пользователем. 
В работе рассмотрена разработка устройства, которое будет компенсировать тремор 
рук, чтобы облегчить прием пищи. Были выбраны параметры для устройства: 
‒ устройство способно компенсировать дрожание рук с частотой в диапазоне 1–5 Гц; 
‒ амплитуда выходного сигнала должна быть уменьшена более чем в 5 раз; 
‒ размеры устройства должны быть сопоставимы с размерами обычных столовых приборов 
(в пределах 200 мм); 
‒ масса устройства должна быть менее 400 г для комфортного использования. 
Для решения поставленной задачи, была предложена конструкция на основе 
стабилизирующего элемента (рис. 1, б), эскиз которого изображен на рис. 1. На эскизе 
представлен также подход к проектированию устройства для компенсации идиопатического 
дрожания рук (рис. 1, а). 
Рис. 1. Эскиз устройства для компенсации идиопатического дрожания рук: 
1 
– стабилизирующий элемент; 2 – корпус устройства; 3 – захватный элемент; 4 – насадка 
(ложка) (а); эскиз стабилизирующего элемента: 5 – катушка индуктивности; 6 – постоянный 
магнит; 7 – ползун (б) 
Предложена структура и параметры математической модели. Устройство было 
промоделировано в среде MATLAB c помощью пакета Simulink. Результаты моделирования, 
с различной частотой входного воздействия, представлены на рис. 2. 
Полученные графики наглядно иллюстрируют результат работы устройства. 
Отклонение от начального сигнала на рис. 2, а, вызвано коэффициентами демпфирования и 
жесткости. Анализ графиков показывает, что в результате работы устройства амплитуда 
дрожания уменьшается в 5–11 раз. 
Результаты моделирования вспомогательного устройства для людей, страдающих 
идиопатическим дрожанием рук, болезнью Паркинсона или другими похожими 
заболеваниями иллюстрируют существенное сглаживание дрожания, что является главной 
задачей устройства. Расчеты показывают, что ложка при своих размерах достаточно 
комфортно сидит в руке и она не тяжелая. В качестве насадки может быть использована 
также вилка, ключ, карандаш или даже предмет для создания макияжа. В дальнейшем 
планируется продолжить работу по оптимизации и улучшению качества стабилизирующего 
элемента и устройства в целом. 

---

Альманах научных работ молодых ученых 
XLVII научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО. Том 1 
232 
Рис. 2. Результаты моделирования проектируемого устройства без использования 
компенсации (а); отработка входного воздействия в 1 Гц (б); 3 Гц (в); 5 Гц (г)