Texnologik jarayonlar boshqaruvi va kompyuter tizimlari fakulteti Mexatronika va robototexnika yo’nalishi 4-bosqich 297-guruh talabasi Xoshimjonov Nozimjonning Mexatron modullar va robotlarni modellashtirish
fanidan tayyorlagan mustaqil ishi
MATLAB/Simmechanics paketidagi ekzoskeletning vertikal jarayonining kompyuterli modelashtirish
Kirish
Matematik qism
Fizik model
Simscape model
Xulosa
Reja:
KIRISH
Harakat yoki pastki ekstremitalar bilan bog'liq bo'lgan harakat oddiy odamning kundalik jismoniy faoliyatining katta foizini tashkil qilish orqali uning ahamiyatini ko'rsatadi. Biroq, tadqiqotlarga ko'ra, tayanch-harakat tizimi kasalliklari, shu jumladan pastki ekstremitalar, OECD mamlakatlarida nogironlik bo'yicha nafaqa talablari asosida ikkinchi eng tez-tez uchraydigan tibbiy sabab va Evropada eng ko'p uchraydigan kasb kasalligidir . Umuman olganda, ish bilan bog'liq tayanch-harakat tizimi kasalliklarining 17% pastki oyoqlarda uchraydi . Pastki oyoq-qo'llarning funksionalligini yo'qotish atrof-muhit patologiyalari, shuningdek, yoshga bog'liq bo'lishi mumkin. Qon tomirlari harakatchanlikning buzilishiga olib kelishi mumkin bo'lgan asosiy kasallik bo'lib, barcha insultlarning deyarli to'rtdan uch qismi 65 yoshdan oshgan odamlarda uchraydi . Bundan tashqari, mushaklarning kuchsizligi (sarkopeniya) keksa odamlarda jismoniy funktsiyani, harakatchanlikni va hayotiylikni saqlashning muhim tarkibiy qismi bo'lib ko'rinadi, u funktsional buzilishlar, nogironlikning pasayishi va qarish bilan mustaqillikni yo'qotish bilan bog’liq.
Matematik qism
Tekshirgichni loyihalash uslubida matematik model tizimning dinamikasini ochib beradi. Shunday qilib, ushbu loyihada tizim xatti-harakatlari bo'yicha dastlabki istiqbollarni olish zaruriyatiga aylandi. Matematik modelni olish uchun konservativ tizimlar uchun Lagrange harakat tenglamalarida foydalanish uchun ekzoskeletning kinetik va potentsial energiyalari olinadi.
Bu erda 𝑞 - umumiy koordinatalarni ushlab turuvchi holat vektori va 𝜏 – umumlashtirilgan kuchlar/momentlarni ushlab turuvchi kuch/moment vektori. Bunday holda, 𝑞 ekzoskeletning son va tizzasi uchun 𝜃1 va 𝜃2 bilan belgilangan bo'g'in bo'shlig'idagi radiandagi bo'g'in burchaklaridan iborat (ya'ni 𝑞 = [𝜃1, 𝜃2]D) va t ga mos keladigan hosil bo'lgan momentdan iborat.Nyuton-metrdagi qo'shma burchaklar (ya'ni 𝜏 = [𝜏𝑒𝑥𝑜1, 𝜏𝑒𝑥𝑜2]D). Bundan tashqari, 𝐿 kinetik va potentsial energiyalar o'rtasidagi farqni ifodalaydi:
Ekzoskelet mexanizmini shaklda ko'rsatilganidek, sagittal tekislikda qo'sh mayatnik sifatida modellashtirish mumkin.
Ekzoskelet ikkita asosiy segmentdan, ya'ni oyoqning yuqori va pastki qismlaridan iborat. E'tibor bering, model bitta oyoq uchun yagona ekzoskelet mexanizmiga asoslangan. Agar ikki oyoqli ekzoskeletning modeli kerak bo'lsa, bu ikki mexanizmni bir-biridan alohida hisoblash yoki ular sinxron va bir vaqtning o'zida harakat qilishini taxmin qilish kerak.
A leg model during gait cycle in sagittal plane
FIZIK MODEL
Inson oyog'i juda murakkab tizim bo'lib, u bir nechta harakatlarni bajarish uchun ko'plab mushaklardan iborat. Mushaklar zarur kuchlar va harakatlarni ishlab chiqarish orqali metabolizmning harakatlantiruvchisi sifatida ishlaydi va ular asosan holat va harakatni o'zgartirish / saqlash uchun javobgardir. Shunga qaramay, inson oyog'ini modellashtirish uning murakkab tuzilishi tufayli qiyin vazifadir. Ushbu tadqiqotda inson oyog'i ikkita alohida bo'linma sifatida qabul qilingan va modellashtirilgan - son va son. Shunday qilib, u ekzoskeletga o'xshash modellash xususiyatlariga ega, shuningdek, sagittal tekislikda qo'sh mayatnik sifatida modellashtirilishi mumkin va shuning uchun uning dinamikasi Chen va boshqalar tomonidan tasvirlangan standart shaklda bo'ladi.
Simscape modeli
Simscape Simulink muhitida jismoniy tizimlarning modellarini tezda yaratish imkonini beradi. Simscape yordamida jismoniy komponentlar modellari blok diagrammalar va boshqa modellashtirish paradigmalari bilan bevosita integratsiyalashgan jismoniy ulanishlar asosida tuzilishi mumkin . Shu sababli, Simscape boshqaruvchilarni ishlab chiqish va tizimning real hayotiy ishlashini sinab ko'rish qulayligini taklif qiladi, chunki tizimning barcha qismlari, shu jumladan 3D elementlari bilan ishlov beriladi. Tizimning Simscape modelini olish uchun Simscape™ Multibody™ havolasidan foydalaniladi. Simscape Multibody Link - bu SAPR yig'ish modellarini eksport qilish uchun SAPR ilovalariga o'rnatilgan plagin.
Simscape visualization of the integrated assembly
Xulosa
Ekzoskelet tizimi - bu inson tanasi bo'g'imlarida maxsus aktuatorlar tomonidan quvvatlanadigan, kiyinadigan, tashqi qo'llab-quvvatlovchi biomimetik qurilma. Harakatda ekzoskeletga asoslangan yordam texnologiyasi so'nggi yillarda pastki ekstremitalarning ekzoskeletlaridan eng ko'p qo'llanilishidan biri bo'ldi. Ushbu turdagi robot mexanizmlar pastki oyoq-qo'llarining motor funktsiyalarini yo'qotgan qisman yoki to'liq falaj bo'lgan shaxslar uchun mo'ljallangan. Ushbu tadqiqotning asosiy yo'nalishlari hozirgi vaqtda biomedikal ilovalarda ekzoskelet tizimlarini boshqarish tizimlari va yondashuvlari bo'ldi. Ushbu maqola qisman nogironlarga harakat sifatini yaxshilashga yordam berish uchun oddiy bir oyoqli ekzoskeletli robot mexanizmini va uning pastki ekstremitalarni boshqarish tizimini loyihalashni o'z ichiga olgan loyiha haqida batafsil ma'lumotni tushuntirish uchun tayyorlangan.
